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Breve historia del Hormigón
España comenzó a utilizar el hormigón armado con más de veinte años de retraso respecto a los países Nórdicos. En 1890, en Europa se construían ya estructuras de hormigón armado de cierta tamaño y complejidad.
La primera obra en hormigón armado de la que se tiene constancia es de un simple depósito descubierto en Puigverd (Lérida), ejecutado por el ingeniero militar Francesc Macià con una patente de Monier.
El depósito de Puigverd, en Lleida, generalmente considerado la primera construcción española en hormigón armado, fue terminado en diciembre de 1893 y permanece aún en servicio.
Y fue en el año 1898, cuando un ingeniero, arquitecto y constructor francés autodidacta, llamado François Hennebique inventor de un sistema de construcción con hormigón armado, que permitió la rápida difusión de este material en Europa a principios del siglo XX. Y fue él quien empezó la construcción de los dos primeros edificios de España con estructura de hormigón armado.
Fueron dos obras puntuales, con proyectos importados de Francia, pero necesarias para introducir de manera definitiva este nuevo material.
Al mismo tiempo, en París, se estaban edificando con hormigón armado la mayoría de los pabellones de la Exposición Universal de 1900. Fue en el cambio de siglo, cuando las construcciones de hormigón armado habían alcanzado ya la madurez técnica en Europa.
A pesar de la incorporación tardía, se puede constatar por las obras ejecutadas que, en un periodo corto de tiempo, entre 1901 y 1906, España alcanzó el mismo nivel técnico y constructivo que tenían el resto de los países pioneros en el uso del hormigón armado.
El perfeccionamiento e introducción de una técnica constructiva no es un proceso seguido, ya que son muchos los elementos que intervienen. Las patentes tuvieron una gran importancia en el desarrollo inicial del hormigón armado ya que proporcionaban una cierta garantía que el producto funcionaba.
Hay que entender que las primeras estructuras de hormigón armado no se calculaban como se hace hoy en día. Se compraban como tal y se construían, por lo que las posibilidades de colapso eran mínimas ya que se repetía exactamente la misma estructura.
Las patentes vendían sistemas estructurales cuyo funcionamiento estaba corroborado por la experiencia empírica y la pericia de su inventor. Fueron estas patentes sobre el hormigón armado registradas en España entre 1884 y 1906 una base sólida base que facilitaron a los técnicos y a las empresas españolas una habilidad constructiva en el empleo del hormigón armado.
En este artículo analizo el estudio del proceso de introducción del hormigón armado en España desde una perspectiva técnica y lúdica, desde su introducción a través de las patentes hasta su rápido desarrollo y utilización entre el 1901 y 1906.
¿Ventajas del hormigón armado?
Pero lo primero es lo primero…¿Qué es el hormigón?
El hormigón es un material constructivo hecho a base de cemento, arena, gravas o piedras molidas, y junto con el acero es uno de los más utilizados en obras de arquitectura e ingeniería a nivel mundial. Unas de sus principales características es su alta maleabilidad ya que permite una gran variedad de formas, su gran estabilidad, su durabilidad bajo coste y rápido secado.
¿Cómo se fabrica el hormigón?
El hormigón se fabrica en una planta de hormigón a partir de la materia prima que lo compone: árido (arenas y gravillas), cemento y agua (también puede incluir otros componentes como aditivos, fibras de refuerzo etc).
Estos componentes que previamente se encuentran almacenados en la planta de hormigón, son dosificados en las proporciones adecuadas, para ser mezclados en el caso de centrales amasadoras o directamente descargados a un camión hormigonera en el caso de las centrales dosificadoras.
La proporción de los componentes del hormigón es crucial para obtener el tipo de hormigón requerido. Mientras más agua se le añade, más manejable será, pero también será menos resistente.
El proceso exige que en primer lugar, hay que mezclar los materiales secos, es decir, el cemento, la arena y la grava, hasta que todo se haya homogeneizado. Un buen indicado que esto ha ocurrido es cuando la mezcla toma el color grisáceo del cemento.
Esto indica que los árido están preparados para recibir el agua que se añade poco a poco, y mezclar progresivamente valorando la consistencia que va adquiriendo el hormigón armado.
¿Cuáles son los tipos generales de hormigón que existen?
Se ha creado una variedad inmensa de tipos de hormigón armado según su uso, propiedades, estética, uso que se le va a dar en la construcción o por la durabilidad que se requiera del material.
Hormigón en masa
Es el que se utiliza para rellenar grandes volúmenes. La propiedad principal de este uso es la capacidad del material a soportar grandes cargas verticales y simétricas. Cuando se emplea de esta manera, es necesario regar el material para enfriarlo y de esa manera evitar sus efectos de agrietamiento.
Esto ocurre debido al choque térmico entre la parte interna del hormigón que calienta por el proceso de hidratación del cemento y la parte externa que suele enfriarse con mayor rapidez. También hay que tener en cuenta las temperaturas climáticas que se vaya a hormigonar tratando de evitar las horas centrales del día en temporada de verano.
Hormigón estructural
Según las especificaciones indicadas en la actual Instrucción de Hormigón Estructural EHE–08 es el hormigón requerido en cualquier tipo de estructuras de hormigón armado o en masa, y utilizado tanto en edificaciones como también en trabajos de obra civil.
Sus principales aplicaciones son pilares, vigas, muros, forjados, soleras, suele utilizarse en cualquier tipo de obra civil o edificación, y su característica principal es que busca ampliar la durabilidad de estas y soportar las cargas que se le apliquen.
Hormigón ligero
También llamado celular, es una variedad que busca reducir la densidad y mejorar el aislamiento térmico y acústico. Además, suele utilizarse para regularizar suelos desnivelados, aligerar estructuras o rehabilitar cubiertas en mal estado. Constituye un material de color blanco empleado en la construcción. Se obtiene mediante una mezcla de agua, cal, arena de sílice y cemento, a la cual se incorpora en la fase final de amasado un agente expansor.
Este reacciona generando burbujas de aire en el interior de la masa. Este producto fue inventado y patentado por J.A. Ericsson en 1924. Ericsson era un arquitecto sueco que buscaba un material que tuviera las ventajas de la madera en la construcción y eliminara los inconvenientes de la misma su necesidad de mantenimiento, fragilidad y su combustibilidad.
Fue a principios de la década de los 60, a consecuencia del crecimiento experimentado por el sector de la construcción, cuando se empezó a requerir de los edificios una mayor capacidad de aislamiento para usar en cubiertas y losas en contacto con el terreno que fuese liviano y actuase como aislante térmico.
Hormigón armado
Consiste en unir el hormigón con el acero para brindar mayor resistencia a la estructura. Es uno de los más usados en construcción de túneles, puentes, edificios, carreteras, etc. El hormigón armado funciona muy bien porque se unen dos materiales El hormigón y el Acero. Esta interacción entre ambos materiales permite que el elemento estructural resista muy bien esfuerzos tanto a tracción como a compresión.
Un problema importante del hormigón en masa (Hormigón sin armadura de acero) es que se comporta muy mal cuando se le aplica cargas a tracción ósea como en una viga al no tener unos tendones que lo constriña el hormigón en masa fallaría.
Al introducirle una armadura a lo largo de la viga esto le brinda la fortaleza del acero para cubrir ese punto débil. Existen varios nombres sinónimos que describen la unión de estos dos materiales constructivos: Hormigón reforzado o hormigón armado.
Hormigón pretensado
Trata mejorar más aun el hormigón armado a la tracción, por lo que se construye de manera industrial con acero, sometiéndolo a acciones de compresión antes de ponerlo en uso.
Este tipo de hormigón ofrece mayor soporte a las estructuras, reduciendo la incidencia de fisuras y agrietamientos y reduciendo la cantidad de acero que se tiene que introducir en la estructura.
Fue patentado en el año de 1920, esta técnica de pretensado del hormigón fue diseñado para compensar las fuerzas de tracción ejercidas sobre el hormigón cuando este entra en carga estructural. Y lo logra mediante la introducción de armadura de acero en tensión previo al vertido del hormigón.
O sea, previo al vertido del concreto se colocan las barras, alambres o cables de acero los cuales son tensados antes de verter el hormigón. De esta forma, la mezcla solidifica sobre los refuerzos ya tensados.
Asimismo, podemos encontrar otra técnica de fabricación de hormigón pretensado, aunque esta es llamada postensado. En ella, los refuerzos metálicos se tensan una vez que el concreto ya fraguó y solidificó, esto mediante el uso de armaduras activas montadas sobre vainas. Esto aporta mayor solidez estructural, así como resistencia a las fuerzas de tracción.
Hormigón pulido
También llamado cemento pulido, es en realidad un acabado decorativo, no es un revestimiento puramente dicho. Este producto se utiliza sobre todo en espacios exteriores de aparcamientos, centros comerciales o pistas deportivas y, algunas veces, en algunos interiores.
El cemento pulido es un acabado que se fabrica al espolvorear un mortero cementoso con áridos y, después, pulir el suelo para sacarle brillo con una pulidora rotativa. Esta técnica de pulir el pavimento se denomina fratasado. El cemento pulido está pensado para recubrir grandes superficies donde lo más importante es la funcionalidad del pavimento más que la estética del mismo.
Puesto porque el cemento pulido se identifica por su gran estabilidad y resistencia, dos elementos que lo hacen ideal para revestir aquellas superficies industriales que están expuestas a un alto tránsito y peso.
De hecho, son muy utilizados para áreas de carga y descarga, ya que el pavimento de hormigón pulido no se quiebra tan fácilmente como otro tipo de acabados. Además, los pavimentos de cemento pulido resisten muy bien a la rodadura de neumáticos.
Es por ello que observamos este tipo de acabados con mucha frecuencia en aparcamientos y parkings. Otra de las cualidades de los suelos de cemento pulido es que su superficie lisa y brillante evita la acumulación de polvo y suciedad. Un acabado que también favorece la sensación de amplitud.
Tipos de hormigón y sus propiedades
Tipos especiales de hormigón y sus propiedades
Con el paso del tiempo, se han perfeccionado diferentes tipos de hormigón para adaptarse a las necesidades del mercado. Avances científicos y técnico han permitido mejorar su resistencia y prolongar su vida útil, lo que significa que podemos ver estructuras de hormigón construidas en los años cincuenta que todavía están en uso sin indicaciones de desperfecto alguno.
Como Sabemos el hormigón tiene dos estados de forma
Cuando se encuentra recién amasado y con ha fraguado o sea cuando ha endurecido. El estado fresco es la mezcla recién hecha de los componentes del hormigón, que aún puede ser moldeado en cualquier forma. Mientras que el estado curado es cuando el hormigón se ha endurecido y no se puede moldear sin causar fracturas irreversibles.
El hormigón fresco es heterogéneo y está compuesto de sólidos, líquidos y gases en igual proporción cuando está bien mezclado. Sus propiedades principales son su consistencia, docilidad, homogeneidad y masa específica.
La consistencia del hormigón
Es la capacidad del hormigón fresco de deformarse. Principalmente se mide mediante el descenso en centímetros en el ensayo del cono de Abrams. Esto es; se llena una vasija de forma cónica con el hormigón amasado se le da vuelta y se coloca en el suelo.
El hundimiento que produce el cono debido a su propio peso se mide en centímetros y esto es la consistencia del hormigón.
La consistencia del hormigón está relacionada directamente con la dosificación del mismo ya que de esta depende la coherencia de los distintos componentes, pero especialmente el volumen de agua dentro de la mezcla.
De ahí, que podamos decir que de la consistencia va a depender la densidad, la resistencia mecánica, la impermeabilidad, e incluso el acabado superficial del hormigón.
Docilidad
Muy parecido a la consistencia del hormigón. Es el equivalente a la trabajabilidad del hormigón fresco. Es su capacidad de ser puesto en su lugar de destino con los medios de compactación de que se dispone. Principalmente se mide mediante el descenso en centímetros en el ensayo del cono de Abrams.
Homogeneidad
Es la cualidad de distribución por toda la masa de todos los componentes del hormigón en las mismas proporciones. A la cualidad de homogeneidad se opone el defecto de la segregación o decantación. Se mide por la masa específica de porciones de hormigón fresco separadas entre sí.
Masa específica
Es la relación entre la masa del hormigón fresco y el volumen ocupado. Puede medirse con el hormigón compactado o sin compactar. La densidad del hormigón fresco compactado es una medida del grado de eficacia del método de compactación empleado. Se mide en kg/m3.
Tiempo abierto
Es el período de tiempo que transcurre entre el amasado del hormigón y el principio del fraguado. Es una propiedad muy importante pues es en el que se puede manipular el hormigón sin merma de sus características. A veces los transportistas añaden agua a la masa para prolongar este tiempo pero que reduce drásticamente la resistencia del mismo.
Propiedades del hormigón endurecido
El carácter de hormigón endurecido lo adquiere el hormigón a partir del final de fraguado. El hormigón endurecido se compone del árido, la pasta de cemento endurecido (que incluye el agua que ha reaccionado con los compuestos del cemento) y las red de poros abiertos o cerrados resultado de la evaporación del agua sobrante, el aire ocluido (natural o provocado por un aditivo).
Las propiedades del hormigón endurecido son: La densidad: Es la relación de la masa del hormigón y el volumen ocupado. Para un hormigón bien compactado de áridos normales oscila entre 2300- 2500 kg/m3 .
En caso de utilizarse áridos ligeros la densidad oscila entre 1000-1300 kg/m3 . Y en caso de utilizarse áridos pesado la densidad oscila entre 3000-3500 kg/m3 .
Compacidad
Es la cualidad de tener la máxima densidad que los materiales empleados permiten. La principal característica de un hormigón de alta compacidad es la mejor protección contra el acceso de sustancias perjudiciales a la armadura.
Permeabilidad
Muy similar a la compacidad y es el grado en que un hormigón es accesible a los líquidos o a los gases. El factor que más influye en esta propiedad es la relación entre la cantidad de agua añadida y de cemento en el hormigón (a/c). Cuanto mayor es esta relación mayor es la permeabilidad y por tanto más expuesto el hormigón a potenciales agresiones.
Resistencia
El hormigón endurecido presenta resistencia a las acciones de compresión, tracción y desgaste. Su principal característica es la resistencia a compresión que lo convierte en el importante material que es.
Se mide en Mpa (Megapascales) y llegan hasta 50 Mpa en hormigones normales y 100 Mpa en hormigones de alta resistencia.
La resistencia a tracción es mucho más pequeña si no se utiliza armadura de acero, pero tiene gran importancia en determinadas aplicaciones. La resistencia a desgaste, de gran interés en los pavimentos se consigue utilizando áridos muy resistentes y relaciones agua cemento muy bajas.
Dureza
Es la propiedad que tiene el hormigón como acabado y que se modifica con el paso del tiempo debido al fenómeno de carbonatación. Un método de medirla es con el índice de rebote que proporciona el esclerómetro de Smichtd que usa la unidad de Moh. Un hormigón endurecido y pulido es un material relativamente duro, ya que su dureza varía entre 6 y 7 Mohs.
Retracción
Es el fenómeno de encogimiento del hormigón debido a la evaporación progresiva del agua absorbida que forma meniscos en la periferia de la pasta de cemento, y el agua capilar. Además, en el hormigón endurecido está presente el agua en distintos estados.
Debemos de tener en cuenta que tras fraguado del hormigón, que se produce en las primeras horas de vida, generalmente entre 2 y 10 horas, el hormigón sigue su proceso de fraguado que puede prolongarse durante 28 días y va entre el estado plástico y el estado sólido.
Suele hablarse de retracción hidráulica antes del fraguado haciendo referencia a la retracción que puede producirse antes de que se alcance el estado sólido, es decir la retracción hidráulica antes de la finalización del fraguado.
O bien, retracción hidráulica después del fraguado cuando el hormigón o concreto se encuentra en estado sólido (sin que por ello hayan terminado los procesos físico-químicos) y comienza la etapa de post-fraguado.
Por eso es importante el regar con agua el hormigón durante su etapa de curado para disipar el calor y evitar que se raje.
¿Cuáles son sus ventajas?
El hormigón es uno de los materiales más utilizados en la construcción española porque se considera de los más ventajosos del mercado en su factor calidad precio:
- Es de fácil acceso gracias a sus componentes son abundante en la naturaleza y fácil de extraer.
- Reduce los riesgos de permeabilidad.
- Es de rápida adaptación según sus propósitos estructurales.
- Tiene muy larga durabilidad, gracias a la calidad de sus propiedades.
- Es dúctil y maleable.
- Es resistente al calor y, por lo tanto, a deformaciones o derrumbamientos.
- Tiene alta resistencia a la compresión, flexión, corte y tracción cuando es armado con acero, convirtiéndolo en un material muy seguro.
- Requiere un mantenimiento casi nulo.
¿Es el hormigón sostenible?
Una parte significativa de las estructuras a nivel mundial está hecha a base de hormigón. Su uso está, cada vez más, vinculado a decisiones de sostenibilidad, pues es un material 100% reciclable, contribuye con la eficiencia energética de los edificios, reduce la emisión de CO2 y la temperatura en ambientes urbanos, etc. Estas son algunas de sus características:
- Respeto al medio ambiente: el hormigón tiene la capacidad de absorber el carbono de la atmósfera y reducir la cantidad de CO2 en el aire. A esto, se le llama efecto de sumidero de CO2, que lo convierte en un recurso estrella en materia de sostenibilidad.
- Contribución a la eficiencia energética global: el hormigón tiene la cualidad de ser un aislante térmico, lo cual permite que se reduzca el consumo energético como consecuencia de los picos de temperatura, minimizando el coste energético de los edificios, así como también colaborando en la reducción de gases de efecto invernadero implicados en la producción de energía.
- Alta resistencia: el hormigón le confiere a edificios y puentes mucha fortaleza ante el fuego o fenómenos naturales como los terremotos, mejorando el servicio de las estructuras y su nivel de seguridad social.
- Garantía de calidad de vida a los ciudadanos: el hormigón tiene la cualidad de proveer una elevada durabilidad a las infraestructuras, permitiendo su conservación con pocos gastos de mantenimiento.
Un comentario
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