PLÁSTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN: Compuestos Plásticos.

Los  productos  compuestos, en  inglés  composites, se  refieren  a  aquellos  productos fabricados con una mezcla de polímeros plásticos y de otros ingredientes como las fibras de diversos tipos, los laminados, o partículas finas empleadas como agregados. En el caso del compuesto a base de fibras y/o de productos laminados (hojas) se busca proporcionar con estos ingredientes una mayor rigidez y una mejor resistencia mecánica. Probablemente estos nuevos materiales se desarrollaron con base en materiales tan antiguos como el adobe donde se mezcla el barro con alguna fibra natural como la paja o el cabello de animales. En el caso del compuesto que incluye agregados, éstos materiales tienen el propósito de reducir el consumo del material plástico, logrando con esto abaratar el producto y reducir los cambios volumétricos debidos a la temperatura, entre otros beneficios.

Las fibras que se pueden emplear en los compuestos plásticos pueden ser de vidrio, de carbón y de plásticos sintéticos que posean una estructura cristalina (la compañía Du Pont ha desarrollado la fibra llamada Kevlar). En el caso de que se empleen partículas como agregados, éstas pueden ser arena sílica o sus polvos, cenizas volcánicas, partículas de vidrio o sus polvos, partículas de carburo de tungsteno, así como partículas metálicas empleadas con el objeto de aumentar la resistencia al desgaste. También se ha experimentado el uso de gases para crear un compuesto   espumoso   que   disminuye   la   rigidez   del   compuesto   proporcionando   mejores propiedades  aislantes  y   amortiguadoras.  Evidentemente  los  materiales  anteriores  pueden combinarse entre sí para generar un material compuesto, todo depende de las características deseadas.

Uno de los materiales compuestos más populares se fabrica combinando una matriz a base de polímeros como el poliéster o los epóxies con fibras que poseen un mayor módulo de elasticidad. El material compuesto al recibir la carga provoca un flujo en el material plástico, enseguida los esfuerzos se transfieren a las fibras las cuales aumentan considerablemente la rigidez y capacidad de carga del compuesto. Las propiedades del compuesto dependen de la fortaleza de la interface fibra/matriz, la cual está influenciada por parámetros como:

1. Tipo y geometría de la fibra.
2. Textura de la fibra.
3. Porcentaje de la fibra por unidad de volumen del compuesto.
4. Orientación de la fibra.

De  entre  los  diferentes  tipos  de  fibras,  las  de  carbón  poseen  un  mayor  módulo  de elasticidad en tensión que las de vidrio y la Kevlar, aunque todas ellas pueden desarrollar una resistencia última a la tensión muy similar (hasta de alrededor de 250,000 kg/cm2). En cuanto a la geometría de las fibras, tanto el diámetro como la longitud de la fibra son importantes en los efectos finales de transmisiblilidad de esfuerzos. La textura de la fibra se refiere a la aspereza o tersura de la superficie de la fibra, la cual influirá en el desarrollo de adherencia con la matriz. La cantidad de fibras por volumen de material compuesto también es importante en los resultados finales, puesto que está demostrado que existe un máximo de fibra que se puede emplear arriba del cual o ya no se observan beneficios o ya no es posible obtener una mezcla homogénea y manejable. Finalmente la orientación de las fibras es crítica para obtener los beneficios mecánicos que se desean, aquí se presentan dos casos que son:
1).- Cuando la fibra es corta y aislada o en paquete, simplemente se revuelve lo mejor posible para que se distribuya bien con la matriz y la mezcla sea lo más homogénea posible.
2).- Cuando se usan las fibras en su presentación de malla, es necesario orientar correctamente las fibras para lograr el beneficio deseado.

Las posibilidades de los materiales compuestos a base de plásticos son muchas y muy variadas, prácticamente se puede moldear cualquier forma como se ilustra en la Figura 14.16, y es posible combinar una gran ligereza con una alta resistencia.

Figura 14.16. Ejemplos de la Gran Variedad de Formas Constructivas que se Pueden Crear con los Materiales Plásticos Compuestos.