Los Pisos Cerámicos.

Existe una gran variedad de piezas cerámicas que se emplean para construir pisos, las piezas en general se caracterizan por tener un espesor delgado en comparación con sus otras dos dimensiones (ya sea cuadradas, rectangulares o de otra geometría). Las piezas cerámicas comunes en pisos son las baldosas, las losetas y sus piezas complementarias para formar los zoclos. Las baldosas son generalmente más gruesas que las losetas.

Por lo que respecta a la superficie de las piezas esta puede ser vidriada o no vidriada, dependiendo de la durabilidad (resistencia al tráfico), apariencia, y facilidad de limpieza que se desee. Los pisos cerámicos se forman pegando las piezas  con  mortero  de  cemento  o  con  adhesivos  preparados,  Figura  3.6,  una  vez  que  ha endurecido el pegamento de las piezas, se sellan las juntas con lechada de cemento, generalmente se usa cemento blanco solo o con algún color.

Figura 3.6. Piezas Cerámicas en Pisos.

El Barrobloque en Losas.

El barrobloque es un producto cerámico que se emplea mucho como aligerador de peso, especialmente en losas de entrepiso o en techos, Figura 3.4, existe una gran variedad de formas y dimensiones en estas piezas, algunas de ellas se muestran en la Figura 3.5. Las piezas se forman por la extrusión de una pasta arcillosa de consistencia lo suficientemente seca para permitir la formación de paredes delgadas en el bloque.

Figura 3.4. El Barrobloque como Aligerador de Losas.

Figura 3.5. Muestra de Algunos Aligeradores de Losas.

Tabique en Muros.

El tabique es una pieza sólida de arcilla cocida, su forma prismática (el estándar de 7x14x28 cm) permite la construcción de muros y otros elementos estructurales. Existe una gran variedad de tabiques, la Figura 3.2 presenta algunos de ellos, en la figura se observa el tabique de milpa junto a otros fabricados por métodos de extrusión o de prensado.

La resistencia de los tabiques depende de los materiales empleados en su fabricación, así como del proceso mismo. Un tabique hecho con pasta aguada y no muy bien cocido puede resistir hasta 70 kg./cm2 a la compresión, mientras que un tabique de alta resistencia pudiera aguantar hasta 1,400 kg./cm2. El esfuerzo se obtiene dividiendo la carga resistida por la pieza entre el área de la misma, Figura 3.3 a). Otra medida de la capacidad de los tabiques se obtiene por medio de la prueba de flexión que se realiza apoyando la pieza libremente y sometiéndola a una carga en el centro, de esta prueba se calcula el módulo de ruptura Figura 3.3 b).

Figura 3.3. Capacidades de Carga de los Tabiques, a) Compresión, b) Módulo de Ruptura.

Otras propiedades importantes en los tabiques son la absorción de agua, la rapidez de succión de agua (capilaridad), y la densidad. La absorción se relaciona con la porosidad y esta con  la  durabilidad  de  las  piezas  cerámicas.  La  rapidez  de  succión  afecta  directamente  el comportamiento del mortero empleado para pegar las piezas. La rapidez de succión se obtiene al detectar la cantidad de agua que absorve un tabique sumergido en 1 cm de agua. Un tabique que succiona 20 gramos de agua por minuto se considera excelente y generalmente permite obtener una adherencia excelente entre el mortero y el tabique, sin embargo cuando el tabique tiene una rapidez de succión mayor, se debe humedecer antes de colocarlo.

Productos Cerámicos Empleados en la Construcción.

Los productos cerámicos son piedras artificiales formadas por medio de la cocción de materiales  arcillosos  previamente tratados.  La  cerámica  se  ha  empleado desde  tiempo  muy remotos, y a pesar de que su capacidad al impacto es muy baja, tiene la resistencia y durabilidad necesarias para vencer a materiales como el acero (tiene el problema de la corrosión) en el tiempo, como bien lo demuestran la gran cantidad de piezas arqueológicas que han sobrevivido al través de los siglos. Las piezas cerámicas que se emplean en la construcción son muy variadas y aún tienen mucha demanda, aunque sus usos se han visto restringidos por la presencia del concreto hidráulico y de los productos derivados del cemento (algunos lo consideran como un producto cerámico).

-Tejas de Barro.
-Tubos de Barro.
-Celosias Cerámicas.
-Los Mosaicos y Azulejos.
-Los Pisos Cerámicos.
-El Barrobloque en Losas.
-Tabique en Muros.

Procesos Básicos de Fabricación de los Cerámicos.

Independientemente del tipo de pieza cerámica que se pretenda fabricar, existen procesos básicos muy generales que se pueden seguir en la elaboración de las piezas, estos involucran: la preparación de la pasta, la formación o moldeo de las piezas, el secado, el vidriado en caso de requerirse, la cocción, el enfriamiento y el almacenaje del producto final.

Preparación de la Pasta.- La preparación de la pasta (arcilla + agua) depende de la técnica de moldeo o formación de las piezas cerámicas. Las mezclas pueden ser secas donde el porcentaje de agua de mezcla no sobrepasa el 10% en peso, las mezclas aguadas que contienen entre 20-30% de agua y las mezclas de consistencia mediana con porcentajes entre 12-15%. En cualquiera de los casos se requiere un mezclado eficiente que solo puede ser logrado con mezcladoras mecánicas. En la elaboración de piezas de campo, el mezclado frecuentemente se hace a mano o con los pies, consecuentemente la variabilidad en la calidad de las piezas suele ser muy grande.


Formación de las Piezas.- Existen diversas técnicas para dar forma a las piezas cerámicas entre las cuales se encuentran las siguientes:


Técnica de la pasta aguada o método tradicional.- La consistencia aguada (25-30% de agua) facilita el llenado a mano de los moldes, casi siempre se adicionan desgrasantes. Hecha la mezcla, se toma una bola de lodo lo suficientemente grande para llenar el molde, se impregna con polvo de tabique y se llena el molde, de esta manera la pieza no se pegará al molde a la hora de desmoldar, el exceso de lodo se quita con un alambre para dejar la superficie lisa. Esta técnica es común en la elaboración de tabiques, tejas, ladrillos y otras piezas. La técnica de campo está siendo desplazada por el empleo de maquinaria que simula el trabajo del hombre, las piezas elaboradas con maquinaria emplean mezclas ligeramente más aguadas, como consecuencia se provocan pequeñas depresiones en el centro de la superficie debido a un ligero asentamiento y contracción durante el secado. Puesto que las mezclas entre más aguadas son más porosas y menos  resistenten,  el  proceso  mecánico  de  simulación  no  garantiza  una  mejor  calidad  del producto final.

Técnica de extrusión con corte de alambre.- En esta técnica se emplea una pasta con contenidos de agua entre 20-25%, la pasta de consistencia suave es forzada a presión (extrusión) a través de un dado metálico conteniendo la forma o sección de la pieza por crear, como se aprecia en la Figura 3.1, la columna formada se corta a continuación con alambre para separar las piezas según el ancho preestablecido. El proceso es continuo gracias a que los cortes con alambre pueden ser múltiples. La mezcla debe tener la humedad óptima para que la columna formada no se colapse en el proceso.

Figura 3.1. Elaboración de Tabique por el Método de Extrusión.

Una variación de la técnica anterior consiste en reducir el contenido de humedad entre 10-15% para lograr una consistencia firme pero no tan seca que no pueda ser forzada a través del dado formador, el resultado es que las piezas formadas son más precisas y uniformes en sus dimensiones, además, se secarán más rápido y podrán resistir mejor cualquier apilamiento antes de la cocción.

Técnica del prensado en seco.- La pasta empleada en el proceso es de consistencia seca, con contenidos de humedad no mayores del 10%. En el proceso de fabricación se emplean máquinas que forman las piezas cerámicas en moldes metálicos a base de presión, proceso semejante al que se emplea en la fabricación de bloques de concreto, salvo que la maquinaria no aplica vibración.
 

Secado.- Una vez que las piezas cerámicas han sido formadas se les transporta al lugar donde deberán secarse, en el caso de que el proceso de elaboración sea intermitente, el lugar secado es generalmente un espacio techado y protegido del viento, en el caso de un proceso continuo la etapa siguiente será el secado automático o controlado. Dependiendo de la temperatura de secado el tiempo mínimo para esta etapa oscila entre 24 y 48 horas, cuando se emplean cámaras de secado, en el caso de piezas de campo el tiempo es cuestión de varios días.

En ocasiones, al final del secado se aplica un vidriado a las piezas cerámicas que así lo ameriten, el propósito del tratamiento es el de proporcionar impermeabilidad a una o más caras de la pieza cerámica. Los productos empleados son esmaltes preparados a base de vidrio molido y fundido, el cual es chupado por la pieza sellando las porosidades, este tratamiento evita la apertura de grietas y da una mayor durabilidad a la superficie tratada.
 

Cocción y Enfriamiento.- Una vez secas, las piezas cerámicas se someten a temperaturas elevadas para lograr la cocción de los minerales arcillosos. En las técnicas rústicas o de campo se emplean los hornos intermitentes, el horno se carga con piezas secas, apilándolas de tal manera que el aire caliente pase al través de ellas, el fuego se enciende en la parte inferior (leña, diesel, etc.) y se mantiene por las horas que sea necesario hasta que las piezas se cocen, posteriormente se dejan enfriar y se sacan para constituir lo que se llama una horneada.
 

Las técnicas modernas emplean hornos de tipo continuo, donde las piezas cerámicas son sometidas a diferentes temperaturas. Inicialmente las piezas reciben un calentamiento paulatino para evitar los cambios térmicos bruscos, luego, según avanzan las piezas en el proceso, se aumenta la temperatura hasta producirse el fenómeno de la deshidratación entre 149-982°C, luego sigue la etapa de oxidación entre 532-982°C y finalmente el de vitrificación entre 871-1315°C. A continuación las piezas pasan por otras secciones donde la temperatura desciende poco a poco hasta una temperatura lo suficientemente baja para poder mover las piezas al área de enfriamiento final. El proceso completo puede durar entre 48 y 72 horas.

Materias Primas de los Productos Cerámicos.

La arcilla en el ingrediente más importante en la elaboración de los productos cerámicos, en ella se encuentran una gran cantidad de minerales necesarios para el proceso, de entre ellos se destacan la sílice y la alúmina (SiO2 y Al2O3), otros de los minerales importantes son la sílice microcristalina pura y los feldespatos. Para la elaboración de cerámica de alta calidad se emplea el caolín [Al2Si2O5(OH)4] arcilla blanca pura resultado de la descomposición de los feldespatos de los granitos.

Las  fuentes  de  arcilla  pueden  provenir  de  bancos  de  suelos  arcillosos,  o  de  rocas constituidas por suelos arcillosos como la lutita. En el primer caso el material es fácil de obtener por métodos convencionales de excavación, disgregación y cernido, en el segundo la extracción de  la  arcilla  depende  de  la  dureza  de  la  roca  sedimentaria,  pudiendo  requerirse  de  la desintegración del material por medio de explosivos, después se le daría una trituración, una molienda y un cernido.

Además del agua, y especialmente en la fabricación de cerámica rústica (tabique de campo, teja y otros) se hace uso frecuentemente de materiales desgrasantes como: polvo de pedacería de tabique, arena cuarzosa y aserrín para disminuir un poco la plasticidad de las mezclas, realizar un buen moldeado de las piezas y facilitar la cocción del producto.

Resistencia y Extracción de las Rocas.

Resistencia.

La resistencia de las rocas se interpreta en función de la capacidad que tienen para resistir esfuerzos de compresión, esfuerzos cortantes y esfuerzos de tensión. La resistencia a tensión de las rocas se desprecia por lo que generalmente se emplea la roca en construcciones donde sólo se presentan esfuerzos de compresión y/o esfuerzos cortantes. La resistencia de las rocas puede ser muy variable, aún tratándose de muestras provenientes de una misma veta, por esta razón los factores de seguridad empleados en el diseño puede variar de 6 a 10 siendo mucho más altos en el caso de piezas de cimentación. Para dar una idea de la capacidad de carga de algunas rocas se presenta la Tabla 2.4, en ella se puede observar la enorme variabilidad que puede existir en un mismo tipo de roca.

Tabla 2.4. Resistencia a la Compresión de Diversas Rocas.

Extracción.

Las rocas se extraen de las formaciones rocosas, las cuales pueden estar cubiertas por suelo o aflorar a la superficie, al lugar del que se extrae la roca se acostumbra a llamar cantera o banco de roca. La forma de extraer la roca depende del uso que se le destine al producto final, por ejemplo si se trata de obtener agregado para concreto o para bases de caminos se emplean explosivos de alto poder, si se requiere para formar bloques que después serán cortados se puede emplear desde pólvora hasta sierras con punta de diamante, todo esto depende de la dureza de la roca y de la precisión de corte que se requiera. El proceso de extracción se planea de antemano de acuerdo a las características de las rocas y los patrones de estratificación. Las fisuras y las grietas son puntos débiles que se deben aprovechar para destruir la roca o en su defecto se deben cuidar para no dañarla en el proceso de extracción.