Els materials compostos

De Wiki (Sta. Trinitat)
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Un ós, exemple de material compost natural.
Autor fotografia: Vicente Espinoza
Font: Huesosrandy.blogspot.es/

Per a conseguir materials que combinin les característiques de ser molt rígids amb poc pes, lleugers, tenaços o resistents a la corrosió, tracció i abrasió, és a dir, tindre bones propietats mecàniques es van crear els materials compostos.

Els materials compostos estan fets de dos o més materials diferents entre ells sense que es combinin químicament.

En aquest materials és fàcil distinguir els seus componentsi aquests components junts tenen millors propietats mecàniques que els components sense barrejar.

A la natura hi han diferents materials compostos com per exemple el nàcar (substància dura, blanca i brillant que forma part de la closca d'alguns moluscs), la fusta (són fibres de cel·lulosa en una matriu de lignina i hemicel·lulosa) i els ossos (matriu òssia reforçada amb diferents fibres de colàgen). Però quan parelem de materials compostos parlem de materials fets artificialment per millorar les seves propietats mecàniques.

Els materials compostos més emprats són:

  • El formigó.
  • Les resines.
  • Els contraplacats.
  • Els emparedats.
  • La fibra de vidre.

El formigó

El formigó és un material compost format per tres materials deiferents: ciment pòrtland, grava i sorra. És un material molt resistent a la compressió però presenta una baixa resistència a la tracció. Per aquesta raó no és adequat per a la contrucció de pilars alts i bigues.

Formigó armat.
Autor: Niplos
Font: Wikimedia Commons

Per poder aplicar el formigó a la construcció de pilars alts i bigues, li afegim un altre component: barres o malles d'acer. Així formant el formigó armat. La seva combinació és possible perquè els seus coeficients de dilatació són molt similars. A més podrem garantir el bon estat de l'acer perquè el formigó aïlla a l'acer de la corrosió.

Per la construcció de formigó armat es formen uns motlles on primer es col·loquen les barres d'acer paral·lelament. Quan ja s'ha ordenat les barres d'acer formant l'estructura, s'introdueix el formigó dintre del motlle. Un cop el formigó s'ha secat es retira el motlle.


Per augmentar la resistència del formigó es poden sotmetre les barres d'acer a esforços de tensió. Un cop el formigó ha endurit es retiren les barres d'acer i aquestes es contrauen, aquesta contracció provoca esforços de compresió al formigó. El formigó obtingut s'anomena formigó pretesat, amb aquest formigó s'elaboren estructures resistens més esveltes i lleugeres.

Caracteristiques fisiques:

  • Resistència a la compressió: de 150 a 500 kg/cm2 (15 a 50 MPa) pel formigó ordinari. Actualment existeixen formigons especials de fins a 2000 kg/cm2 (200 MPa).
  • Densitat: al voltant de 2350 kg/m3
  • Resistència a la tracció: en general menyspreable, de l'ordre d'una desena part de la resistència a la compressió.
  • Temps d'adormiment: aproximadament dues hores.
  • Temps d'enduriment: Es progressiu i depen de molts paràmetres. En 24 o 48 h la meitat de la resistència a llarg termini, en una setmana 3/4 parts i en 4 setmanes pràcticament la resistència total.

Com a dada curiosa, cal remarcar que el formigó es dilata i es contrau a la mateixa velocitat que l'acer, per tant resulta molt útil el seu ús simultani en la construcció.

Les fibres reforçades amb resines

Material Rèsistencia al trencament σr (MPa) Mòdul elàstic Tenacitat Densitat
Resina de polièster 40-90 2-4,4 10,6-21,2 1100-1460
Resina epoxi 55-130 2,8-4,2 5,3-53 1200-1300
Fibra de vidre 2410 69 - 2540
Fibra de carboni 3100 220 - 1750
Kevlar 49 (aramida) 3617 124 - 1480

Aquest tipus de material està compost d'una barreja de resines i fibres pero a millorar les seves propietats. Es barrejen resines amb fibres (d'aquí el seu nom)i, depenen del tipus de resina i del tipus de fibra, s'obtenen unes millores o unes altres.

Les resines més utilitzades són les insaturades de polièster (UP) i les epoxi (EP), per altra banda, les fibres més utilitzades són la de vidre, que és la més utilitzada pel seu baix preu; la de carboni i la de Kevlar que és un material amb una resistència 30 vegades superior a l'acer amb més contingut en carboni i s'utilitza per a les armilles antibales.

Els contraplacats i els emparedats

Exemple de fusta contraplacada.
Autor fotografia: Bystander
Font: Wikimedia Commons
Exemple de fusta emparedada amb una altra fusta.
Autor fotografia: Archiexpo
Font: Archiexpo.es

Els contraplacats i els emparedats són tècniques per elaborar materials compostos i tenen l'objectiu d'obtenir materials lleugers, rígids i resistents alhora.

La fusta contraplacada està formada per làmines der fusta fines que les enganxem de tal manera que les fibres de cada placa (la veta) quedin formant un angle de 90º. Així formen un material lleuger i resistent que no haguès sigut possible si nomès hi haguès una làmina ja que es trencaria amb facilitat.

Una manera d'aconseguir materials rígids, resistents i lleugers és fer la tècnica de l'emparedat, és a dir, fixar un material entre dues làmines fines per mitjà de coles i soldadures. Els materials que es poden utilitzar són diversos: aliatges d'alumini per als avions i cartró per a les portes (al interior) i fullola (a l'exterior).

Eines de l'usuari
Espais de noms

Variants
Accions
Navegació
Eines