Matériaux de Construction : Roches, Céramiques, Verre, Liants

Matériaux en pierre : Les roches

Les roches sont des agrégats naturels de minéraux trouvés dans la croûte terrestre. Les roches ont très peu de résistance à la traction, mais une bonne résistance à la compression. Les plus couramment utilisées sont :

• Le granite : utilisé pour la construction, mais aujourd'hui seulement comme gravier pour l'hormigón (béton).
• Le gabbro et la diorite : sont utilisés pour la pose de la chaussée des carreteras (routes).
• La liparite et la pierre ponce : sont utilisées pour préparer les blocs optiques.
• Le grès : sable cimenté utilisé pour la construction et le pavage, ainsi que pour le polissage.
• La calcite : composée de carbonate de calcium.
• L'ardoise et le marbre : utilisés pour la couverture des edificios (bâtiments). Le marbre est constitué de carbonate de calcium et est facile à travailler.

Les matériaux granulaires sont utilisés pour la fabrication des mortiers et bétons.

Céramiques

Il s'agit d'argile. L'argile est composée de silicates d'aluminium hydratés. Les céramiques sont chimiquement inertes et résistantes aux températures élevées. Les matériaux en céramique peuvent être :

• Poreux : leur fracture a un aspect terreux et ils sont perméables aux gaz, liquides et graisses. Ce groupe comprend la terre cuite et les matériaux réfractaires.
• Imperméables à l'eau : sont plus durs que les précédents. Ce groupe comprend le grès et la porcelaine.

La terre cuite, contenant une quantité considérable d'oxyde de fer. Une fois séché et modelé, l'objet subit un processus de cuisson.

La porcelaine : céramique, une fois façonnée et cuite, recouverte de laque ou d'émail, et soumise à une seconde cuisson. Répartie comme suit :

• Cacharrería (Poterie/Faïence) : terre cuite avec une couche de vernis clair sur sa surface.
• Loza commune (Faïence commune) : comme ci-dessus.
• Loza mince (Faïence fine) : la couverture est transparente et la pâte contenant de la silice qui lui donne de la dureté.
• Loza de construction (Faïence de construction) : briques vitrées, tuiles et articles sanitaires.

Matériaux réfractaires

Argile cuite à haute température, ce qui rend son refroidissement ultérieur lent, afin d'éviter la formation de fissures et de contraintes internes. Sont utilisés comme briques réfractaires et dans la fabrication de moteurs.

Porcelaine

Est obtenue en subissant une double cuisson avec l'ajout de feldspath. Note : Porcelaine molle et dure.

Grès

Matériau céramique vitrifié constitué d'une pâte faite d'argile plastique et de sable de quartz. Est utilisé pour faire des objets qui sont robustes, non poreux et réfractaires.

Verre

Est amorphe, transparent, dur et fragile à la température ambiante. Il est résistant à la plupart des réactifs chimiques et sa résistance est élevée. Obtenu par fusion d'un mélange de :

• Le sable de quartz : est le principal composant du verre, ce qui lui donne de la résistance mécanique.
• Le calcaire : la composante de stabilisation.
• La soude : agit comme un flux.

On ajoute généralement des composants tels que les oxydes de sodium, de potassium, d'aluminium, de bore et de plomb.

Variétés de verre

• Verre plat : composé de soude, de quartz et de calcaire. Utilisé pour les fenêtres, les miroirs et les tables. Pour le fabriquer, on suit la méthode de flottation.
• Verre creux : composé de quartz, de soude et de chaux. Il est utilisé pour fabriquer les bouteilles, verres, flacons et bocaux. Sa fabrication est appelée le processus de soufflage, qui peut être fait à la main ou automatiquement. Pour le soufflage à la main, on introduit un tube creux à l'intérieur du verre fondu, et de là, on souffle jusqu'à prendre la forme recherchée. Après refroidissement, c'est un processus très lent et il faut le faire un à la fois. Dans le second cas (automatique), le verre s'adapte automatiquement aux parois du moule et s'ouvre plus tard, et la pièce réalisée est extraite.
• Verre moulé : Il est présenté sous la forme de feuilles de différentes épaisseurs et surfaces qui offrent des textures différentes. Obtenu par les méthodes de moulage et de laminage. Le verre est coulé dans une cuve, et laisse ensuite tomber à l'autre extrémité, où un rouleau de fer lui donne forme.
• Verre pressé : Il est fabriqué par coulée de verre fondu dans un moule en métal et en le comprimant ensuite avec une presse. Utilisé pour les objets à parois épaisses, les briques, les tuiles...
• Fibre de verre : Elle est faite en faisant passer le verre à travers une filière avec des trous d'un diamètre inférieur à 0,1 mm. Elle est utilisée pour la fabrication de tissus isolants, de fibre optique et de couverture pour les télécommunications, et en médecine.
• Dérivés du verre plat : Obtenus à partir de verre plat, fabriqué en différentes épaisseurs de 2 à 19 mm. Le matériau est transparent à la lumière visible, est une bonne isolation acoustique et est très résistant à l'action des agents atmosphériques.
• Verre armé : Il est en verre coulé dans lequel on a inséré un maillage au cours du laminage.
• Verre de sécurité : Un verre plat, qui peut consister en une ou plusieurs lunes (feuilles).

• Pour une lune : Il est précontraint, il a été chauffé à environ 600 °C et soumis à un refroidissement rapide. Il est utilisé dans les tables, portes, vérandas, balcons, escaliers, etc.
• Pour de nombreuses lunes : Il a deux ou plusieurs laminas (feuilles) de verre coincées entre des couches transparentes d'un matériau synthétique. Il est utilisé dans les fenêtres de magasins de bijoux, les institutions financières, les lunes (pare-brise) automobiles.

• Verre anti-réfléchissant : Verre plat dont la face est pourvue d'un revêtement dur et résistant qui empêche la réflexion de la lumière. La transparence est la même que celle du verre à vitre. Pour cette raison, il est utilisé pour les tables, armoires, lunes (vitrines), etc.

Matériaux d'agglomération

Ces matériaux ont la propriété de fixer et de se durcir, permettant de les utiliser pour réunir des matériaux hétérogènes utilisés dans la construction. On distingue :

• Liants aériens : ne contiennent pas d'argile et ne durcissent qu'au contact de l'air. Ce sont le plâtre et la chaux.
• Liants hydrauliques : contiennent une quantité considérable d'argile. Le durcissement de ces liants a lieu aussi bien dans l'air que dans l'eau. Ce sont la chaux hydraulique, les pouzzolanes et le ciment.

Plâtre

Un minéral qui se produit naturellement en grandes masses compactes granulaires, parfois en forme de cristaux en flèche. En général, le gypse (dont est issu le plâtre) est extrait de carrières, qui sont exploitées à ciel ouvert. La cuisson peut se vérifier :

• Selon la procédure traditionnelle : utilisation du bois comme combustible. Le matériau obtenu est de couleur grisâtre.
• Dans des fours Cuba : qui sont remplis par le haut et vidés par le bas, permettant d'obtenir une fonte de meilleure qualité.
• Dans des fours rotatifs : La méthode la plus moderne qui permet une déshydratation uniforme.

La combinaison de ces facteurs donne de nombreux types de plâtre, avec des propriétés très différentes. En Espagne, les plâtres se répartissent en trois grandes catégories :

• Yeso negro (Plâtre noir) : utilisé pour le plâtrage et les ouvrages bruts.
• Yeso blando (Plâtre blanc) : plus pur qu'auparavant. Il est utilisé pour les enduits de murs et le stuc.
• Plâtre fin : de haute qualité. Utilisé pour les enduits et les finitions intérieures.

Le plâtre cuit se mélange avec une quantité variable d'eau pour former une pâte ou un mortier. Plus la proportion d'eau utilisée est élevée, moins la dureté est grande et plus la vitesse de prise est lente. Le malaxage peut être fait à la main ou à la machine. Les principaux inconvénients du plâtre sont sa faible résistance et sa grande sensibilité à l'humidité. Il est utilisé pour les piliers, murs, cloisons, enduits, revêtements de sol, plafonds...

Chaux aérienne

La chaux vive, connue sous ce nom, provient de la calcination du calcaire à 900 °C. La chaux éteinte est de la chaux hydratée. La chaux éteinte en pâte durcit lentement dans l'air, perdant d'abord de l'eau puis réagissant avec le CO2.

Chaux hydraulique

Provient du calcaire argileux. Employée dans les enduits de murs, le plâtrage et les revêtements.

Pouzzolanes

Substances siliceuses qui sont réduites en poudre et mélangées avec de la chaux, donnant origine à des liants hydrauliques. Il existe deux types :

• Naturelles : Pour être utilisées, elles doivent être soumises à un broyage.
• Artificielles : qui sont formées par chauffage des argiles et schistes, refroidis rapidement et soumis à la pulvérisation.

Ciment

Matériaux pulvérulents qui sont mélangés avec de l'eau pour former une masse plastique et durcir à l'air ou dans l'eau. Le ciment le plus important est le ciment Portland. Son procédé de fabrication comprend les étapes suivantes :

• Préparation des matières premières : Les matières premières sont concassées et broyées.
• Calcination : Elle se déroule dans un four rotatif utilisant du charbon pulvérisé comme combustible. On obtient un clinker (qui est une masse de grains durs de 3 à 20 mm de diamètre). À la fin, le clinker traverse un refroidisseur et est stocké.
• Broyage : Le clinker est broyé dans des moulins et stocké dans des silos et emballé dans des sacs en papier kraft.

Le ciment est utilisé comme liant dans la construction, sous la forme de béton et de mortier.

Mortier de ciment

Composé de ciment, de sable et d'eau.

Béton

Un mélange de ciment, sable, gravier et eau. La quantité de ciment par mètre cube de béton détermine sa résistance mécanique et sa résistance à l'eau. Des fissures apparaissent si la quantité de ciment est trop élevée, de sorte que le ciment ne doit pas dépasser la limite de 460 kg/m³. L'agrégat a un impact plus ou moins grand sur la résistance à la traction du béton. Parfois, des additifs sont ajoutés au béton, dont la mission est d'améliorer ou de modifier certaines de ses propriétés (accélérateurs de prise, durcisseurs, entraîneurs d'air ou plastifiants). Le principal inconvénient du béton est qu'il résiste à peine à la contrainte de traction ; il est donc utilisé dans des structures conçues pour résister aux charges de compression.

Béton armé

Il est obtenu en ajoutant au béton avant qu'il ne prenne un cadre de tiges d'acier qui absorbent les contraintes de traction. L'acier est utilisé parce que son coefficient de dilatation est égal à celui du béton. Pour durcir, le béton adhère à l'acier par friction. Le principal avantage du béton armé est qu'il peut s'adapter à différentes formes.

Béton précontraint

Les ronds à béton armé sont tendus avant que le béton ne soit fixé. Une fois durci, l'acier tente de récupérer sa longueur d'origine, mais étant fixé au ciment, il subit cette compression supplémentaire qui améliore sa résistance à la traction.

Autres matériaux

Pierre artificielle

Produits en pierre artificielle, composés de morceaux de pierre naturelle unis par du béton. Le moulage est facile et moins coûteux qu'avec la pierre naturelle.

Briques

Les briques sont obtenues grâce à la consolidation du ciment avec du laitier produit dans les hauts fourneaux et les fours électriques.

Matériaux renforcés

Le ciment renforcé de fibres d'amiante lui permet de résister à la traction et à la flexion. Le ciment renforcé de fibre de verre est un matériau qui est une bonne isolation contre la chaleur et résistant au feu. Le béton avec 0,5% de carbone pour augmenter sa conductivité, conduit également à des matériaux qui peuvent agir en tant que capteurs.