Vidrios, Cerámicas y Cementos Integrantes: Evelyng Catalán Maritza Figueroa María José Jara Ayleen Reyes

Objetivos Identificar sus características e importancias que estos materiales poseen para nuestro diario vivir. Conocer sus propiedades físicas y químicas El proceso de fabricación de estos materiales Conocer distintos tipos de materiales con los que se trabajan

Introducción En esta ocasión aprenderemos la importancia del vidrio, cerámicas y cementos que son tan importantes para nuestro diario vivir. Como se forman y se caracterizan también veremos su evolución gracias a la tecnología al transcurrir el tiempo.

VIDRIOS

Vidrios Es un ejemplo de sólido amorfo, carece de una distribución regular de átomos. El vidrio esta formado por una mezcla fundida de dióxido de silicio con compuestos como óxido de sodio, óxido de boro, y otros óxidos que le confieren color y otras propiedades. Es una sustancia amorfa que no es ni sólido ni liquido, sino que se encuentra en estado vítreo. Se enfría hasta solidificar sin que se produzca cristalización (no se forma red cristalina).

Fabricación Estado Vítreo Se cree que la primera fabricación de vidrio no fue intencional: posiblemente se encendió una fogata cerca de una lago seco que podría haber contenido carbonato sódico, lo que con la sílice de la arena formaron gotitas de vidrio. Hoy en día se utiliza la técnica del sol – gel. Estado Vítreo Estado intermedio entre sólido y líquido (en el que se encuentra el vidrio). Pertenece a los nuevos estados de la materia en conjunto con el estado plasma.

Características Su color varía según los componentes empleados en la fabricación (debido a la presencia de iones metálicos, como óxidos). En frío puede ser tallado, pero es quebradizo, fundido es maleable. Los vidrios son duros pero frágiles, es decir, no son fácilmente rayados por una punta de acero pero no resisten al golpe. Es un material duro, frágil, trasparente y amorfo. Su punto de fusión supera los 700º

Reciclaje El cristal es un material ideal para ser reciclado, puede ser reciclado en un 100% una infinidad de veces. El uso de vidrio reciclado ayuda a ahorrar energía, es menos costoso, además de reducir residuos y el consumo de materias primas. El vidrio reciclado requiere 26% menos de energía que su fabricación desde cero y reduce en un 20% las emisiones a la atmósfera de la fabricación

CERÁMICAS

Cerámicas Tipo de material inorgánico no metal, que tiene la propiedad de tener una temperatura de fusión y resistencia muy elevada. Se componen de un enlace covalente e iónico, más fuerte que el enlace metálico y son la causa de su dureza y tenacidad; la forma de sujeción de los electrones en las moléculas de estos elementos hacen que sean conductores pobres.

Estructuras de los Materiáles Cerámicos Estructuras de los cerámicos cristalinos: Existen dos características que componen los materiales cerámicos cristalinos que determinan la estructura cristalina: el valor de la carga eléctrica de los iones componentes y los tamaños relativos de los cationes y aniones. El cristal debe ser eléctricamente neutro, o sea todas las cargas positivas de los cationes deben ser equilibradas por un número igual de cargas negativas de los aniones.

Ejemplos de Estructuras Estructura del Cloruro Sódico: Esta estructura es del tipo AX posee un número de coordinación tanto para los cationes y los aniones de 6.

Estructura cristalina del Cloruro de Cesio: El número de coordinación es 8 para ambos tipos de iones.  Esta no es una estructura cúbica centrada en el cuerpo puesto que distintos tipos de iones ocupan los puntos de la red.

Estructura Cristalina del Sulfuro de Zinc: Tiene estructura cristalina del tipo AX. Se denomina estructura de la blenda o de la escalerita, lo cual corresponde al nombre dado al mineral de sulfuro de zinc.

Estructura Perovskita: Se encuentra en varios cerámicos eléctricos importantes, como el BaTiO3, y el SrTiO3.   En este tipo de celda están presentes tres clases de iones.    La distorsión de la celda unitaria produce una señal eléctrica, lo que permite que ciertos titanatos sirvan como transductores.

Grafito: Al grafito, una de las formas cristalinas del carbono, algunas veces se le considera material cerámico, aunque el carbono es un elemento y no una combinación de átomos metálicos y no metálicos. El grafito tiene una estructura hexagonal por capas y se utiliza como material refractario, como lubricante y como fibra.

Usos Su uso inicial fue, fundamentalmente, como recipiente para alimentos; más adelante se utilizó para hacer figuras supuestamente de carácter mágico, religioso o funerario. También se empleó como material de construcción en forma de ladrillo, teja, baldosa o azulejo, tanto para paramentos como para pavimentos. La técnica del vidriado le proporcionó gran atractivo, se utilizó también para la escultura. Actualmente también se emplea como aislante eléctrico.

Tipos de Cerámicas Cerámicas Ordinarias: Se utiliza a temperatura ambiente. Cerámica refractaria: Se utiliza a temperatura elevada. Sus componentes fundamentales son: sílice, alúmina y algunos óxidos metálicos.

Cerámicos Porosos: Poseen arcilla de grano grueso, áspera, permeable y absorben la humedad Cerámicos Semicompactos: Poseen arcilla de grano fino, poco permeable y no absorben la humedad. Cerámicos Compactos: Poseen estructura micro cristalina, impermeables, suaves y no absorben humedad. Cerámicos Tenaces: Soportan altos esfuerzos y temperaturas elevadas.

El Cemento.

¿Qué es el Cemento? Es un conglomerante hidráulico es decir, un material inorgánico finamente molido que amasado con agua, forma una pasta que fragua y endurece por medio de reacciones y procesos de hidratación y que, una vez endurecido conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua.

Composición del Cemento La Obtención del cemento se lleva acabo combinando cantidades determinadas de caliza (CaCO3) y arcilla, cuyos principales constituyentes son la sílice (SiO2) y los óxidos de Hierro III (Fe2O3) y de aluminio (Al2O3).

Tipos de Cementos: Se pueden establecer dos tipos básicos de cementos: de origen arcilloso: obtenidos a partir de arcilla y piedra caliza  en proporción 1 a 4 aproximadamente; de origen puzolánico: la puzolana del cemento puede ser de origen orgánico o volcánico ¨La Puzolana¨ es el nombre que recibe la ceniza y las piedras volcánicas. Actualmente por puzolana se conoce a una diversidad de rocas, arenas y piedras volcánicas.

¿Qué es el Clinker? Es un producto granulado obtenido de mezclas adecuadas de calizas y arcillas y eventualmente, de  arenas y minerales de Hierro.  * Se obtiene generalmente entre 1250 y 1450° C de temperatura. Caliza Arcilla Yeso Oxido de Fe *Molienda *Polvo Crudo *Calcinación Clinker

Tipo de Fabricación Cemento:

Al comparar los métodos seco y húmedo, el primero debe ser utilizado para aplicaciones de volúmenes pequeños (por ejemplo, reparaciones) y en condiciones muy especiales (distancias largas, interrupciones repetidas, etc.), mientras que el método por vía húmeda debe utilizarse en todo trabajo de soporte de rocas.

Obtención del cemento portland: Extracción de las materias primas Caliza + arcilla Molienda de las materias Primas Las rocas son pulverizadas para que los minerales se mezclen entre si. Clinkerización Las rocas pulverizadas se calcinan en un horno giratorio (entre 1400º y 1500ºC), se produce un polvo llamado clinker, que es secado.

Molienda del cemento El polvo fino se muele en molinos de bolas y mezclado con yeso y cenizas en un tambor giratorio. Envasado y distribución El cemento es almacenado y luego envasado en sacos para su distribución.

Propiedades Generales Cemento: Buena resistencia al ataque químico. Resistencia a temperaturas elevadas. Refractario. Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.

Aplicaciones: Reparaciones rápidas de urgencia. Alcantarillados. Zonas de vertidos industriales. Construcciones cerca de ambientes marinos. Como mortero de unión en construcciones Carreteras Edificaciones.

CONCLUSIÓN:   Estos materiales han sido y serán siempre importantes para el ser humano, debido a que cumplen papeles estructurales, decorativos, etc. Su fabricación ha sido cada vez más factible, gracias al progreso de la tecnología y el conocimiento de las propiedades físicas y químicas de éstos. Sin duda, a través del tiempo, la producción de estos materiales será cada vez más económica y eficiente, se diversificarán sus aplicaciones y se masificarán sus usos.