Tema 2: Propiedades físicas y Ensayos.

� Parte I: Propiedades físicas de los Materiales

“Comportamiento de los materiales frente a

acciones físicas exteriores”

� Parte II: Ensayos físicos de Caracterización de

Materiales

“Procedimientos de ensayo para caracterizar el

comportamiento físico de los Materiales”MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. GRADO EN ARQUITECTURA

Curso 2012-2013. Escuela Técnica Superior de Arquit ectura.Profesor Gonzalo Barluenga Badiola

Objetivos Docentes:

• “Conocer las propiedades físicas de los

materiales de construcción y evaluar su

comportamiento frente a las acciones físicas”.

• “Conocer los diferentes tipos de ensayos

físicos de materiales e interpretar los

resultados experimentales”.

Ensayos de caracterización física de

los materiales de Construcción

• Las propiedades de los Materiales se pueden

determinar mediante ensayos de caracterización.

• Existen ensayos específicos para cada propiedad y tipo

de material de Construcción en función de su uso.

• Los resultados son de “una muestra de material”.

• Es necesario realizar series de ensayos para calcular los

valores característicos y medios de cada propiedad.

• Normalmente se realizan en laboratorio, aunque

algunos se pueden realizar en la obra o edificio (in-situ)

Tipos de Ensayos físicos

Ensayos dimensionales

Balanza hidrostática y porosimetría

Absorción por capilaridad

Permeabilidad al vapor de agua

Permeabilidad al agua

Propiedades

físicas

Propiedades

térmicas

Propiedades

hídricas

Reacción al fuego

Propiedades

acústicas

Durabilidad

Heladicidad

Dilatometría (temperatura y humedad)

Calorimetría

Absorción acústica

Aislamiento acústico

Ambientes agresivos

Ciclos envejecimiento

Combustibilidad

Resistencia a fuego

Ciclos hielo / deshielo

Ensayos dimensionales

• Se realizan para conocer las dimensiones de una

muestra de material.

• Para medidas lineales se utilizan equipos graduados

que se comparan con la muestra (reglas, calibres).

• Para medidas volumétricas se utilizan recipientes con

agua graduados (volumenómetros y picnómetros).

• La escala utilizada determina el error de la medida.

Ensayos dimensionales (longitudes)

Calibre de Medida o Pie de Rey

Ensayos dimensionales (volúmenes)

Picnómetro Volumenómetro

Ensayos de balanza hidrostática

• La balanza hidrostática mide el peso de las muestras.

• Está equipada con un gancho en la parte inferior para realizar medidas de peso sumergido.

• Es el equipo de medida que nos da más información.

• Obtenemos: Peso natural

Peso seco

Peso saturado

Peso sumergido

• Para obtener el peso seco, es necesario utilizar una estufa para evaporar la humedad natural del material.

Ensayos de balanza hidrostática

Balanza hidrostática Medida peso sumergido

Ensayos de Desecación de muestras

Estufa eléctrica para desecación de muestras (200 º C)

Ensayos de Porosimetría

• Se realizan para determinar la porosidad y el tamaño de

los poros de una muestra de material.

• La porosidad se mide con la balanza hidrostática y el

picnómetro o volumenómetro.

• El tamaño de los poros se determina mediante un

Porosímetro (de Helio, Mercurio, etc.).

• Consta de una bomba que introduce un fluido en los

poros del material y mide la presión necesaria para que

se introduzca (depende del tamaño de los poros).

Ensayos de Porosimetría

Estructura de un material poroso Porosímetro de Mercurio

Ensayos de Dilatometría

• Miden la variación dimensional de una muestra de

material cuando sufre cambios de temperatura o

humedad.

• El equipo que se utiliza consta de un elemento de

medida (longitud) o varios (volumen) y de un

generador de calor o de humedad.

• El desarrollo del ensayo requiere de un tiempo para que

la muestra modifique sus dimensiones.

• Se obtiene el Coeficiente de dilatación térmica (α) o el Coeficiente de entumecimiento (β).

Ensayos de Dilatometría

Ensayo de dilatación térmica

Comparador

Fuente de

calor

Muestra

Ensayos de Calorimetría

• Se utilizan para determinar los parámetros térmicos de

una muestra de material.

• Parámetros: Calor específico

Coeficiente de conductividad térmica

Inercia térmica

• Se realizan en calorímetros o cámaras aisladas

térmicamente.

• Requieren de una fuente de calor (o frío) y de

elementos de medida de la temperatura (termómetros).

Ensayos de Calorimetría

(Calor Específico)

Equipo de calorimetría Calorímetro

Ensayos de Calorimetría

(Conductividad Térmica)

Termómetro electrónico Ensayo de conductividad térmica

Ensayos de Calorimetría (Inercia

Térmica)

Resultado ensayo de inercia térmica (retardo de onda)

Ensayos de Succión por capilaridad

• Se utilizan para determinar la cantidad de agua

absorbida por capilaridad de una muestra de material.

• Se sitúa la muestra con su superficie inferior en

contacto con el agua de un recipiente.

• Se mantiene la muestra en agua durante 24 horas.

• Se mide la altura que alcanza el agua y se pesa la

probeta.

• El resultado se da en gramos de agua por superficie de

la muestra en contacto con el agua y altura de mojado.

Ensayos de Succión por capilaridad

Ensayo de succión

Mecanismo de succión por

capilaridad

Ensayos de Permeabilidad al agua

• Se utilizan para determinar la permeabilidad de una

muestra de material al agua líquida.

• Se aplica agua a presión sobre la superficie de la

muestra y se mide el flujo de agua que la atraviesa.

• Los aparatos utilizados se llaman Permeabilímetros.

• Como resultado se indica la presión de agua aplicada y

la masa de agua que atraviesa la muestra por unidad de

espesor y por unidad de superficie y de tiempo.

Ensayos de Permeabilidad al agua

PermeabilímetroPrincipio de funcionamiento

del ensayo

Ensayos de Permeabilidad al Vapor

• Se utilizan para determinar la difusividad de una

muestra de al vapor de agua.

• Se sitúa la muestra entre dos ambientes de humedad

controlada y se mide la masa de vapor de agua que

atraviesa la muestra por unidad de espesor y por unidad

de superficie y de tiempo.

• El resultado se refiere normalmente a la resistividad al

paso de vapor de agua (inverso de la difusividad).

Ensayos de Permeabilidad al Vapor

Ensayo de difusión de vapor

Ensayos de Absorción acústica

• Se utiliza para evaluar la cantidad de energía acústica

absorbida por una muestra de material.

• Se utiliza un tubo de ondas estacionarias (tubo de

Kundt) y se mide la reducción de energía sonora.

• La onda emitida es conocida y se mide la onda

reflejada (energía emitida menos energía absorbida).

• Determina el Coeficiente de absorción acústica para

una gama de frecuencias determinadas.

Ensayos de Absorción acústica

Tubo de Kundt

(ondas estacionarias)

Mecanismo de absorción acústica

Ensayos de Aislamiento acústico

• Sirven para determinar la capacidad de impedir el paso

del sonido de un elemento constructivo.

• Se realizan en cámaras, divididas por el elemento

constructivo.

• En un lado de la cámara se emite una presión sonora

conocida y en el otro se mide la presión sonora que ha

atravesado el elemento en estudio.

• La diferencia entre presión sonora emitida y

transmitida es el aislamiento del elemento para las

frecuencias estudiadas.

Ensayos de Aislamiento acústico

Cámara de reverberación Cámara anecoica

Ensayos de Combustibilidad

• Se utilizan para clasificar los materiales de

construcción según su grado de Reacción al fuego.

• Se calienta una muestra de material aplicando sobre su

superficie una llama.

• Se mide la combustibilidad (si arde y produce llama o

humos) y el aporte calorífico de la muestra.

• La clasificación de los materiales se realiza de acuerdo

con la normativa española y europea (Euroclases).

Ensayos de Combustibilidad

Clases de Reacción al fuego

(clasificación antigua)

Equipo de ensayo de Reacción al fuego

Ensayos de Comportamiento a fuego

• Se realizan para determinar el

comportamiento de una muestra de

material frente a una acción de

fuego.

• Se calienta la muestra en escalones

de temperatura y se pesa.

• Se determinan los cambios de masa

y de dimensiones de la muestra a

cada temperatura.

Mufla para ensayos

de fuego (1500 ºC)

Ensayos de Resistencia a fuego

• Sirven para determinar el tiempo en que un elemento constructivo mantiene sus propiedades frente a la acción de un fuego

• Se realizan en hornos de grandes dimensiones.

• Clasificación:

(Designación + tiempo en minutos en módulos de 15 min)

Europea

Aislamiento (I)

Capacidad Portante (R)

Integridad (E)

Ensayos de Resistencia a fuego

Horno de ensayo de Resistencia a fuego

Ensayos de Ciclos hielo / deshielo

• Se utilizan para determinar la Heladicidad de una

muestra de material.

• La muestra se satura de agua y se introduce en la

cámara de hielo / deshielo.

• La cámara está dotada de un programador que alterna

periodos de hielo (- 10 º C) y de deshielo (10 º C).

• Cada varios ciclos se mide y pesa la muestra para

determinar los daños producidos.

Ensayos de Ciclos hielo / deshielo

Cámara de hielo / deshielo

Ensayos en Ambientes agresivos

• Se utilizan para determinar la durabilidad de una

muestra de material frente a la acción de ambientes

agresivos.

• Se realizan en cámaras preparadas para simular los

ambientes agresivos (salino, rayos UVA, etc.)

• Se aplica la acción durante periodos de tiempo

controlados y se mide y pesa la muestra.

• También se realizan medidas de pérdida de

propiedades físicas (brillo, color, densidad, mecánicas).

Ensayos en Ambientes agresivos

Cámara de Niebla SalinaCámara de Xenón (rayos UVA)

Ensayos de Envejecimiento (ciclos)

• Se utilizan para simular la acción del clima en los

materiales a lo largo del tiempo (durabilidad).

• Se ensayan muestras de material en cámaras climáticas.

• Se aplican ciclos combinados de humedad / secado y

frío / calor.

• Es necesario calibrar los ciclos para determinar la

equivalencia entre ciclos y años de envejecimiento.

• Cada cierto número de ciclos se miden las propiedades

físicas de la muestra.

Ensayos de Envejecimiento (ciclos)

Cámara climática Ciclos de envejecimiento acelerado

Glosario de conceptos del Tema

•Dilatometría

•Envejecimiento

acelerado

•Aislamiento acústico•Porosimetría

•Ambientes agresivos•Absorción acústica•Balanza hidrostática

•Ciclos hielo-deshielo•Difusividad al vapor•Volumenómetro

•Resistencia al fuego•Permeabilidad al agua•Picnómetro

•Reacción al fuego•Succión por capilaridad•Calibre

•Combustibilidad•Calorimetría•Ensayos dimensionales

Documentación de consulta recomendada.

• Normas de ensayo UNE-EN.

• Código Técnico de la Edificación (CTE):

Parte II: Documentos Básicos.

– Seguridad en caso de incendio. DB-SI.

– Seguridad de utilización. DB-SU.

– Protección contra el ruido. DB-HR.

– Habitabilidad. Ahorro de energía. DB-HE.