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Materiales Ceramicos

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construccion

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Materiales Ceramicos:Los cermicos son aquellos que se denominan asi , cuando adquieren consistencia petrea al cocer las tierras arcillosas , previamente moldeadas .Comprenden dos ramas :la tejera , que elabora prcticamente muchos mateiales en construccin :ladrillos , tejas , baldosas , etc., y la alfarera , que fabrica la cermica fina (loza y porcelana).Materias primas:Podemos dividirla en .plasticas como las arcillas y caolines y no plsticas o desgrasantes , fundentes y colorantes.Las arcillas comprenden diversos silicatos de alumina hidratados provenientes de la descomposicin de rocas de origen feldesptico.Las arcillas puras reciben el nombre de caoln y tienen la siguiente composicin centesimal :Silice 46% , agua 14% y 40% alumina.A medida que aumenta la humedad aumenta la facilidad con que puede deformarse la arcilla , es decir que la plasticidad depende de la humedad o cantidad de agua que contenga .-Una vez plastificada y dada la forma adecuada a la pasta arcillosa se la deseca y adquiere una resistencia mas o menos grande , pero cuando este mismo material en esas condiciones es sometido a la accin de la humedad se beblandece , cede bajo la accin de las cargas o fuerzas e incluso puede deslerse o desintegrarse si el tenor de la humedad es elevado; ello incide para que que la arcila natural tenga una utilidad muy limitada como material de construccin.Pero si la arcilla es sometida a la accin del calor y ste alcanza una temperatura adecuada y actua durante cierto tiempo , sufre cambios en su composicin qumica y fsica , que hacen que adquiera una estructura mas o menos coherente o conglutinada, perdiendo por otra parte la propiedad de lastificarse nuevamente por la accin de las aguas transformndose en una sustancia cermica .Pueden entonces definirse como MATERIALES CERAMICOS a los constituidos por sustancias arcillosas conveniente conformadas y sometidas a la accin del calor hasta hacerles perder la capacidad de recuperar la plasticidad y adquirir cohesion.ACCION DE CALOR SOBRE LAS ARCILLAS: El agua que contiene una masa arcillosa plstica corresponde a dos tipos:una de combinacin perteneciente a las molculas de arcilla propiamente dichas y otras de impregnacin ,que esta desarollando esa atraccin entre molecula y molecula que le confiere plasticidad.Si la separacin entre molculas e muy reducida se obtiene como resultado una pasta poco platica ,si por el contrario la separacin es grande por exceso de agua , el resultado es que tambin pierde plasticidad.Cuando se produce la desecacin de la masa arcillosa , se evapora parte del agua y llega un momento en que las distintas partculas no pueden deslizarse unas de las otras y entonces adquirir aquella una forma solida y no plstica.Las arcillas adimten del 15% al 50% de agua para formar una masa plstica, en una desecacin lenta la humedad se elimina de adentro hacia afuera con una velocidad que depende de la higroscopicidad , de la temperatura, de la corriente de aire seco y de la naturaleza del material.priemro se elimina el agua de impregnacin aproximnandose las partculas y pruciendose una retraccin; segundo se elimina el agua de combinacin producindose una retraccin menor que la anterior.Todo ello produce pues una retraccin que en una pasta del 75% de arc illaa y el 25% de agua vale un 8% lineal.La perdida de humedad no es uniforme en toda su masa ,sino que va siendo menos intensa a meida que se penetra al interior ;la humedad tiende a subir a la superficie de evaporacin , es decir hay un transporte de humedad desde el interior hacia el exterior y es entonces en la periferia donde se contrae primero al perder humedad y se resquebraja a consecuencia del desecamiento pronunciado.Todo el proceso de cochura viene acompaadop de un proceso de perdida de volumen ; en consecuencia ello debe ser previsto antes de iniciar la fabricacin respectiva para dar el tamao necesario que compense la perdida de volumen ya sealada .LOS FENOMENOS OBSERVADOS AL COCER LAS ARCILLAS SON LOS SIGUIENTES: De 0 a 400C : se elimina el residuo de humedad de la desecacin .quema la materia organica.hasta los 100C,el material se dilata y no obstante perder la humedad conserva la propiedad de dar nuevas formas plsticas al mezclarlas nuevamente con agua .A unos 200C se pierde totalmente dicha cualidad anque se pulverice el material y se lo mezcle con agua .Practicamente no se producen cambios qumicos. De 400 a 600C:Se desprende el agua qumicamente combinada , descomponindose la arcilla en oxidos , cesando la dilatacin e inicia la contraccin de volumen De 600 a 900C: se forma un metacaolin muy inestable , tendiendo a formar alumina .Muy higroscpico. De 900 a 1000C :Reacciona la alumina con la slice formndose el silicato aluminico: Mas de 1.000C: Se produce la cristalacion en agujas finas. 1.780C = Fusion arcillaPor el color que conservan las arcillas despus de cocidas y por su composicon qumica puede clasificarse en :a) Arcillas puras ricas en aluminas,dan productos refractorios de color blancob)Arcillas ricas en alumina y ricas en hierro . Por coccin adquiere color rojo caracterstico y una mayor temperatura le da un color violado y azul (hidrxido de hierro convertido en exiodo de hierro).Estas son las que se usaan para los amteriaes de cacharrera en general.Materias primas no plsticas La materia prima utilizada en la industria de la cermica , es la arcilla pero no en estado puro , a la que se le adiccionan impurezas Puede mencionarse como ejemplo el caso de las porcelanas que constituyen uno nde los productos cermicos de mayor calidad y que se fabrican con materias primasque generalmente no tinen mas del 50%de arcilla pura y para algunos tipos no alcanza el 30%estando constituidoel resto por las llamadas impurezasSe agregan impurezas para diminuir la plasticidad, con el objeto que se contraigan menos al desecarse, para rebajar la temperatura de coccin aumentar porosidad , recubrir de un esmalte , etc.Los desengrasantes y fundentes mas utilizados son: la slice en forma de cuarzo ,e l oxido de hierro , el carbonato de calcio, los sulfatos de calcio y magnesio y por ultimo sustancias organicas.Cuando dichas impuerzas se comportan como sustancias enmagrecedoras y empobrecedoras del poder plastificante , como el cuarzo por ejemplo se denominan desgrasantes y cuando se utilizan para reducir el punto de fusin de las arcillas alrededor de 1.800C. se llaman fundentes tales como el carbonato de calcio y el oxido de hierro que adems son degrasantes.CLASIFICACION DE LAS SUSTANCIAS CERAMICAS:POROSAS:son sustancias cermicas que se caracterizan por estar constituida su masa por una cantidad de poros de tamao microscpico en otros.Esta circunstancia las convierte en sustancias mas liviana , menos resistenres , mas aislantes trmicas y mas permeables a los gases y liquidos.VITRIFICADAS: Este tipo de sustancias cermicas carece de poros como resultado de haber sufrido un proceso de cochura que ha producido un principio de fusin en la masa y el conglunamiento total , adquiriendo una estructura vitrificada , sus propiedades son opuestas a las ya mencionadas porosas.OTRO CRITERIO DE CLASIFICACION: Ceramica ordinariaSe fabrica con tierras arcillosas mas i menir ordinarias entre cuyas impurezas figura invariablemente el oxido de hierro en cantidades suficientes para conferirle el color rojo caracterstico .Es de estructura porosa y su resistencia variable .Se raya con una punta de acero , mtodo que se usa para complementar su diferenciacin del gres cermico. Gres cermico:L fabricacin se realiza con tierras arcillosas de la siguiente composicin ;Hidrosilicato de alumina 30 a 70%, Cuarzo 30 a 60%, Fedespato 5 a 25% molidas y homogeneizadas en forma mas controladas que para las de apartado.El gres cermico es de estructura vitrificada , muy resistente no solo a la accin de las cargas sino tambin a la absorcin a la interperie y en especial a la abrasin, por la que a veces es preferido en los revestimientos de solados, a las piedras naturales.No es rayado por la punta de acero.El color mas frecuente es el pardo rojizo o rojo , pero con un adecuado control de las impurezas e ingredientes , pueden obtenerse una gama de colores sobre una base fundamental parda mas o menos intensa ; se consiguen asi adems de los colores citados, los de color amarillo , negro , verde y azul.En cuanto al blanco no es un color adecuado , pues solo se obtien por similitud un tono pardo amarillento claro , asemejndose en este aspecto a la loza vitrificada.El sonido casi metalico que tiene el gres cermico al ser golpeado ayuda a diferenciarlo de la cermica ordinaria. Loza:Se califica la loza a la sustancia cermica fabricada con materias primas que despus del procesi de coccin quedan del color blanco o a lo sumo, amarillento .Segn la materias primas usadas y la marcha del proceso tcnico pueden obtenerse dos tipos de lozas, la loza poroza y la loza vitificada, conocida a aveces comercialmente como semi-porcelana .A los efectos de su identificacin , la loza porosa no ofrece mayores inconvenientes , en cuanto a la vitrificada o semi porcelana , se diferencia de la porcelana , de la que es muy similar en otros aspectos , en la estructura de la loza es opaca , mientras que la porcelana es traslucida. Porcelana:No es una sustancia de uso frecuente en la arquitectura.Constituye una de las sustancias cermicas de mayor calidad, cuya fabricacin requiere una seleccin cuidadosa de las materias primas y un proceso de elaboracin delicado, Sus caractersticas de color y vitrificacin total la asemeja por una parte a la loza vitrificada de la cual se diferencia por ser traslucida y por otra a los vidrios; la porcelana como sustancia por sus propiedades y caractersticas el puente entre la cermica y el vidrio.

PROCESO GENERAL DE FABRICACION DE LOS PRODUCTOS CERAMICOS:1) Materias primas-extraccion.2) Preparacion de las materias primas.3) Moldeo o conformado.4) Desecado.5) Cochura.6) Seleccin final.1) Materias primas:a) Tierra vegetal o humus ,con materias ligantes como ser :paja , viruta, etc., que se usan para asegurar la cohesion durante el moldeo y desecado.b) Tierras arcillosas mas grasas que las anteriores y que por ello no necesitan la adicion de materias ligantes, pues la cohesion se consigue mediante la compresin mecnica de la pasta.c) Arcillas seleccionadas y con un bajo tenor de humedad(aprox. 5%)2)Preparacion de las materias primas:La misma puede variar desde el empaste y homogeneizacin de los pisaderos(ej. Para ladrillos comunes),hasta obtenerla por medio de proceso mecanicos perfectamente controlados a objeto de obtener una pasta homognea y de consistencia adecuada al tipo de maquina moldeadora.L a preparacin de las materias primas implicaracion,dosificacin de desgrasantes, fundentes y agua y la homogeneizacin de la pasta.3)Modelo o conformado:Por su grado e plasticidad en el momento de su conformacin, las arcillas pueden ser clasificadas en:I. Pastas fluidas II. Pastas blandasIII. Pastas semi duras IV. Pastas secas o duras V. Pulvurientas

En primer lugar existe lo que se denomina amasado, el que se hace rsticamente sobre el terreno , en pistas circulares en las cuales previamente se ha vertido las tierras arcillosas, alisndolas con los pes o con caballera, describiendo una espiral desde el centro hacia la periferia , para permitir con ello una mejor mezcla.Industrialmente, el amasado se hace con maquinas especiales constituidos por molinos trituradores en donde se echan las arcillas a emplear, pasando a los llamados molinos refinadores y luego a las mquinas que realizaran el moldeoEn alfarera, los productos cermicos se amasan en aparatos especiales denominados malaxadoras constituido por un cilindro de eje vertical u horizontal , metalico o de madera , dentro del cual gira un rbol provisto de cuchillas y paletas dispuestos en espiral.Posteriormente procede una segunda operacin que consiste en el moldeo propiamente dicho que puede realizarse en forma manual o mecnica.Consiste en dar la forma a la tierra arcillosa que en definitiva va a a tener el producto cermico despus de la coccin.De agitarse por cualquiera de las formas premencionaldas , hay que dar a los moldes mayores dimensiones , por experimentar las pastas una contraccin lineal del 1/10 a 1/7 en la desecacin y coccin. El moldeo a mano se practica ruralmente y consiste en verter la arcilla en condicin de pasta blanda dentro de unos moldes generalmente de madera llamados gradillas.El operacio comprime la masa con la mano y despus se pasa un liston de madera o de acero para quitar el exceso.Los materiales resultantes presentan ciertas irregularidades de forma y son mas porosos.

El moldeo a maquina puede hacerse con pastas semiduras o tendiendo a duras .Usando las primeras se emplean maquinas llamadas de hilera o galleteras en las que se obliga a salir la pasta homogeneizada mediante un helicoide o un par de cilindros , por una boquilla de seccin rectangular formndose un prisma continuo que se corta por medio de un bastido provisto de alambre producindose los cortes en sentido perpendicular , resultando las caras que formasn los lechos en la mampostera , aspera con lo que se obtiene mejor adherencia a los morteros.Las boquillas tienen la forma de material que se dese obtener ;ladrillos, tejas , etc. Y cuando son huecos o perforados llevan unos machos centrales. Modernamente , en las maquinas galleteras se hace el vacio , pues se obtiene la ventaja de menor rotura de piezasy se ahorra combustible en la desecacin y coccin . Si el conformado se realiza en forma continua y con pastas con un 25% de humedad , se usan las ya citadas maquinas de hilerasSi aquel se hace con mtodos discontinuos se usan maquinas a piston y con pastas tendientes a duras (15% de humedad)

El moldeo por prensas se usa para obtener productos mas compactos y resistentes adems de permitir formas en relieve , superficies curvas , como el caso de las tejas mecanicas , curvas que no pueden darse con las maquinas de hilera .Son prensas especiales que comprimen los trozos de pastas y posteriormente una estampa que los comprime fuertemente .

Moldeo por colado se usa en la fabricacin de loza y porcelana usando asemas pastas fluida que se cuelan en moldes de yeso y huecos con lo que se puede obtener productos de formas diversas , como por ejemplo artefactos sanitarios.

4)Desecado:Debe producirse en forma lenta y gradual a fin de evitar alabeos y resquebrajaduras observndose una disminucin paulatina de peso y color mas claro.Cuando se trata de ladrillos comunes se hace en dos etapas :Primero , se ponen de plano los ladrillos , recin moldeados en canchas y hasta que adquieras la consistencia suficiente como para apilarlos en rejales constituyendo esto la segunda etapa (retienen un 5%a un 10% de humedad)Si se refiere a las pastas semiduras o duras el desecado se hace en locales cubiertos , ya sea por circulacin de aire natural y con la temperatura humeda del ambiente.En este caso de denomina desecado natural.El desecado artificial implica que el aire esta en movimiento mediante ventiladores mecanicos y el grado de humedad y temperatura son regulables,El producto cermico queda en este caso con un tenor de humedad no mayor del 5%5)Cochura:La tcnica de la cochura es variable , sintetizndose dos sistemas:a)ppor medio de los hornos b)por hornos fijos.Los primeros son comunes para la fabricacin de los ladrillos comunes.Los llamados hornos fijos se utilizan para la coccin de otros materiales cermicos mencionndose entre ellos al horno Hoffman, basado en la obtencin de temperatura uniforme de cocciony consecuentemente un proceso mas completo de cochura.Existe tambin el llamado horno de tnel en donde el hogar esta fijo y el material a cocer se transporta por vagonetas que circulan en sentido opuesto al sentido de los gases.Hay adems hornos de distintos tipo , utilizados preferentemente en la industria cermica europea como ser:horno de alfarero , horno de mufla , horno para cocer gres,etc.6)Seleccin Implica la clasificacin del material de acuerdo a su calidad dentro del tipo correspondiente.

Ladrillos:Se fabrican de tal modo que satisfagan las especificaciones, segn el uso a que se destinan. Clasificacin: Segn la resistencia a la compresin, la absorcin de agua y la resistencia a la refrigeracin y el deshielo. A medida que se incrementa la temperatura de cocido, aumenta la resistencia, disminuye la porosidad y los ladrillos adquieren una coloracin ms oscura.CLASIFICACIN :De fachada:son ms oscuros, densos y fuertes que los comunes, debido a las temperaturas ms elevadas de coccin a que se someten. No absorben tanta agua como los comunes, son ms resistentes y, por lo tanto, se utilizan en las fachadas de los edificios.Pueden resistir cerca de 6000 lb/plg2 de compresinComn: absorbe, aproximadamente, un quince por ciento de agua por peso, mientras que los ladrillos de fachada, absorben menos de un diez por ciento. Tienen una resistencia a la compresin de aproximadamente, 4000 Ib/plg2

Ejemplos de ladrillos huecos

Ladrillos refractarios Materiales que resisten la compresin a temperaturas elevadas . Contienen caolinita (esencialmente AI2O2 . 2SiO2 . 2H2O), como ingrediente principal, con un mnimo de substancias productoras de vidrio. Se fabrica a partir de arcilla precocida con el fin de obtener un producto dimensionalmente estable. La resistencia es baja; pero no tienen como fin el soportar cargas estructurales. Su funcin principal: confinar las llamas y las temperaturas elevadas del aire, para proteger a los miembros estructurales de dichas temperaturas excesivas. Los ladrillos refractarios se unen con cantidades mnimas de mortero, hecho mediante la mezcla de arcilla refractaria molida con agua. Las temperaturas de servicio crece con el precio:cidos - Bsicos - NeutrosSu temperatura de ablandamiento es de cerca de 1650C.

Lozas La loza de barro:se hace de arcilla (caoln, por ejemplo), aunque en algunos casos estn presentes slice (SiO2) y feldespato.Se la somete al fuego a baja temperatura, comparada con la de otros productos de este grupo. Ello produce una fractura terrosa relativamente porosa. La loza semivitrea: Calidades ms finas -Se fabrican empleando mezclas de arcilla-slice-feldespato, (triaxiales) por la presencia de estos tres ingredientes. La temperatura de cocido es mayor, dando por resultado la formacin de vidrio, menor porosidad y mayor resistencia. Todos los grados pueden ser no vidriados o cubiertos con un material separado que forme una superficie vidriosa, lo cual da una superficie lustrosa. La loza de piedra: difiere de la loza de barro en que se emplea una mayor temperatura de cocido, lo cual produce una porosidad menor del 5% comparado con el 5 al 20% de la loza de barro. Por lo general la composicin se controla ms cuidadosamente que en la loza de barro y el producto no lustroso tiene el acabado mate de la piedra fina. Excelente material para la loza de hornear tanques para sustancias qumicas y serpentinas. En la prctica no lo atacan la mayora de los cidos pero lo corroen los lcalis.La loza china:se obtiene cociendo la mezcla triaxial a alta temperatura para obtener un objeto traslcido.Es traslcido porque una gran parte de la mezcla de cristales de cuarzo, arcilla y feldespato se ha convertido en vidrio claro. La temperatura de cocido es menor que para la porcelana "dura" porque una pequea cantidad de CaO est presente como fundente. La "porcelana inglesa": Contiene cerca de un 45% de ceniza de hueso (de huesos de ganado), 25% de arcilla y el resto feldespato y cuarzo. El fosfato de calcio de los huesos produce un material con menor punto de fusin y el grupo fosfato sustituye en parte la slice como formadora de vidrio.Porcelana china "Beleek": muy conocida, se fabrica aadiendo vidrio como fundente a la mezcla original, que proporciona gran traslucidez al producto terminado.Porcelana: es la que se cuece a las ms altas temperaturas del grupo. La no utilizacin de fundentes y las temperaturas ms altas dancomo resultado un producto denso y muy duro.

Tejas: