Introducción
al curso de tecnología del concreto I
¿Qué es el concreto?
El concreto es el producto resultante de la mezcla de
un aglomerante (generalmente cemento, arena, grava o piedra machacada y agua)
que al fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a la de las mejores
piedras naturales.
Cualidades del concreto:
CONSISTENCIA:
La
facilidad con que un concreto fresco se deforma nos da idea de su consistencia.
Los factores más importantes que producen esta deformación son la cantidad de
agua de amasado, la granulometría y la forma y tamaño de sus áridos.
DOCILIDAD:
La docilidad puede considerarse como la aptitud de un
concreto para ser empleado en una obra determinada; para que un concreto tenga
docilidad, debe poseer una consistencia y una cohesión adecuada, así, cada obra
tiene un concepto de docilidad, según sus medidas y características.
DENSIDAD: Es un factor muy importante a tener en
cuenta para la uniformidad del concreto pues el peso varía según la
granulometría, y humedad de los áridos, agua de amasado y modificaciones en el
asentamiento
Antecedentes históricos del concreto en el mundo:
El concreto comenzó a utilizarse desde épocas primitivas.
En la búsqueda de un espacio para vivir, el hombre desarrolló técnicas
precarias de construcción.
Desde el 7000 a.C., distintas civilizaciones -como los
persas, los babilonios y los sumerios- edificaron ciudades humanas al borde de
los ríos.
Para levantar las paredes, cocinaban la piedra caliza
a fin de obtener la cal. Luego, la mezclaban con derivados de los animales
(yema de huevo, manteca de cerdo). Asi obtenían los “morteros”, material
apto para la construcción.
Con el paso del tiempo, fueron los egipcios los que
desarrollaron estas técnicas. Para construir las pirámides, realizaban mezclas
de materiales compuestos –arena, piedras, paja, arcilla del Río Nilo-
para obtener los ladrillos.
A pesar de la imaginería egipcia, fueron los romanos
quienes implementaron novedosos estudios. Por ejemplo, descubrieron que
al combinar diversos elementos volcánicos –piedra caliza, rocas- se obtenía una
mezcla más resistente.
Estos concretos recibieron el nombre de “opus
cementerium”, y se caracterizan por una gran resistencia al paso del tiempo. Al
ser mezclados con el agua, el resultado era una masa consistente que ofrecía
mayor durabilidad.
El Imperio Romano desarrolló la técnica del concreto,
aligerando el peso de las estructuras diseñadas. Reforzaban los cimientos
con barras de metal, como se puede observar en míticos monumentos como el
Coliseo, y el Partenón en la ciudad de Roma.
El estilo romano del concreto se extendió a diversas
regiones de Europa, pero hubo que esperar hasta los comienzos del siglo XIX
para ver su desarrollo final.
El primer puente realizado de concreto se construyó en
Soullac (Francia) en 1816, gracias a un descubrimiento del ingeniero Louis
Vicat, que combinó cal, arcilla y agua para la instalación de murallones de
hormigón.
Los avances en las técnicas del concreto se
desarrollaron en la construcción del canal de Erie (Estados Unidos) en 1825.
Mientras tanto, Londres se transforma en la primera ciudad con sistema de
alcantarillas realizadas de este material, en 1867.
El fenómeno de la arquitectura londinense traspasa
fronteras, a la vez que comienzan a aparecer nuevas técnicas de concreto.
Con la llegada del siglo XX, se desarrolló el
“concreto moldeado”, para flexibilizar el tiempo de trabajo utilizado. En 1908
el empresario estadounidense Thomas Alva Edison construye once viviendas en New
Jersey, reemplazando antiguas viviendas de madera.
El concreto pasa a ser parte de la estética de las
grandes ciudades, con los Estados Unidos como referencia.
Dispuestos a encontrar nuevas vías de comunicación
entre el norte y sur de América, en 1914 se inaugura el Canal de Panamá,
construido a base de gruesas paredes de concreto. Para la misma época emerge un
personaje importante dentro de la historia de la construcción: Arthur Symons.
La “abrazadera de columna” es el invento que Symons
populariza. Diseñado desde 1901, es una estructura en acero que permite
mantener las formas rectas de las construcciones en concreto.
En 1955 la empresa Symons emplea el sistema de
concreto encofrado “Steel Ply”. A partir de su implementación, pasó a ser el
método de instalación de hormigón más popular de los Estados Unidos.
A partir de ese momento, el concreto se masifica y
contribuye a la instalación masiva de rascacielos y torres en Estados Unidos,
como el Sears Tower de Chicago) o el Empire State en Nueva York.
El “boom” de los rascacielos de concreto se extiende a
otras ciudades del mundo, como el caso de la Greenland Square (China), o la
Torre de Pemex (México).
En la década del ’80 aparecen nuevos métodos como el
“Room Tunnel”, que permite la construcción de paredes curvas utilizando un tipo
de concreto flexible. Este tipo de estructuras fueron utilizadas para el diseño
del Museo de John F. Kennedy en Boston (Estados Unidos), bajo la dirección del
arquitecto chino Ieoh Ming Pei.
Inaugurado en 1993, se destaca por sus rasgos
angulares en las paredes de concreto blanco, aprovechando la inclinación del
terreno.
En 2007 se inaugura la Torre Burj Dubai. Con 512
metros es el edificio más alto del mundo, con un diseño de vanguardia y paredes
de concreto de gran resistencia.
Historia del Concreto y su llegada al Perú
La historia del concreto está muy ligada con la
historia del cemento, para ser más específicos con el material cementante, que
desde tiempos remotos ha servido para dar mayor resistencia, ante los agentes
de intemperismo, a la construcción de viviendas, templos, palacios, etc. y por
ende a una mayor comodidad social. Por ejemplo en la cultura Egipcia se
utilizaba un mortero, mezcla de arena con materia
cementosa, para unir bloques y lozas de piedra al elegir sus construcciones;
los constructores griegos y romanos descubrieron que ciertos depósitos
volcánicos, mezclados con caliza y arena producían un mortero de gran fuerza,
capaz de resistir la acción del agua, dulce o salada. Un material volcánico muy
apropiado para estar aplicaciones lo encontraron los romanos en un lugar llamado
Pozzuoli nombre con el que actualmente se conoce a las puzolanas. Pero en
el Perú a diferencia de estas culturas y a pesar de
los grandes conocimientos incaicos sobre astronomía, trazado y construcción de
canales de irrigación, edificaciones de piedra y adobe, etc.
“no existen evidencias del empleo de ningún material
cementantes este periodo que se caracterizo por un
desarrollo notable del empleo de la piedra sin elementos ligantes de unión
entre piezas”
Los materiales aglomerantes o cementantes en el Perú
datan del siglo XVI, en la Colonia, en la que los españoles implantan los
conocimientos técnicos europeos a Lima. Y a medida que el auge y la riqueza del
virreinato del Perú crecen también lo hacen en gran medida las edificaciones y
el ornato de las ciudades, motivando el empleo de materiales y técnicas más
elaboradas, como lo indica el siguiente párrafo:
en las construcciones coloniales, generalmente de dos
pisos, los cimientos eran de piedra grande de rio amarradas y con mezcla de cal
y arena lo que se denominaba el calicanto. Como se observa el concreto
rudimentario de aquella época empleaba el calicanto como aglomerante con
inclusión de piedras de diversos tamaños en la que sería una especie de
concreto ciclópeo actual. Su uso se limitaba por lo general a cimentaciones. En
un afán por mejorar la calidad del concreto, en cuestiones de resistencia, se comenzaron
a experimentar con distintas especies orgánicas y hasta de consumo humano, como
cuenta el siguiente párrafo.
“…según la tradición limeña cuenta que el puente de
piedra sobre el rio Rímac
Iniciado en el año 1608 y concluido en el año 1610, y
que aun existe, se edifico agregando al mortero de cal y arena huevos frescos
en gran cantidad para mejorar sus propiedades resistentes, en lo que constituiría
unos de los intentos mas precoces y pintorescos en el empleo de aditivos en el
país”
Tipos de concreto
Concreto simple : 
Concreto ciclópeo:
Concreto armado:
Concreto pre-comprimido o pre-esforzado:
De acuerdo a su peso
Concreto ligero
Concreto normal
Concreto pesado
El cemento:
Material de construcción compuesto de una sustancia en
polvo que, mezclada con agua u otra sustancia, forma una pasta blanda que se
endurece en contacto con el agua o el aire; se emplea para tapar o rellenar
huecos y como componente aglutinante en bloques de hormigón y en argamasas.
El cemento
es un conglomerante formado a partir de una mezcla de
caliza
y arcilla
calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al
contacto con el agua. El producto resultante de la molienda de estas rocas es
llamada clinker y se convierte en cemento cuando se le agrega yeso para que
adquiera la propiedad de fraguar al añadirle y endurecerse posteriormente
Proceso de fabricación:
El proceso de fabricación del cemento
comprende cuatro etapas principales:
Extracción y molienda de la materia prima
Homogeneización de la materia prima
Producción del Clinker
Molienda de cemento
La materia prima para la elaboración del cemento (caliza,
arcilla,
arena,
mineral de
hierro y yeso)
se extrae de canteras o minas y, dependiendo de la dureza y ubicación del
material, se aplican ciertos sistemas de explotación y equipos. Una vez
extraída la materia prima es reducida a tamaños que puedan ser procesados por
los molinos de crudo.
La etapa de homogeneización puede ser por vía húmeda o
por vía seca, dependiendo de si se usan corrientes de aire o agua para mezclar
los materiales. En el proceso húmedo la mezcla de materia prima es bombeada a
balsas de homogeneización y de allí hasta los hornos en donde se produce el
clínker a temperaturas superiores a los 1500 °C.
En el proceso seco, la materia prima es homogeneizada en patios de materia
prima con el uso de maquinarias especiales. En este proceso el control químico
es más eficiente y el consumo de energía es menor, ya que al no tener que
eliminar el agua añadida con el objeto de mezclar los materiales, los hornos
son más cortos y el clínker requiere menos tiempo sometido a las altas
temperaturas.
El clínker obtenido, independientemente del proceso
utilizado en la etapa de homogeneización, es luego molido con pequeñas
cantidades de yeso para finalmente obtener cemento.
Tipos de cemento:
TIPO I: cemento de uso general, no se requiere
de propiedades y características especiales
TIPO II: Resistente ataque moderado de sulfatos,
como por ejemplo en las tuberías de drenaje (muros de contención, pilas,
presas)
TIPO III: Altas resistencias a edades tempranas,
a 3 y 7 días
TIPO IV: Muy bajo calor de hidratación (Presas)
TIPO V: Muy resistente acción de los sulfatos
(Plataforma marina)
Almacenamiento:
Si es cemento en sacos, deberá almacenarse sobre
parrillas de madera o piso de tablas; no se apilará en hileras superpuestas de
más de 14 sacos de altura para almacenamiento de 30 días, ni de más de 7 sacos
de altura para almacenamientos hasta de 2 meses. Para evitar que el cemento
envejezca indebidamente, después de llegar al área de las obras, el contratista
deberá utilizarlo en la misma secuencia cronológica de su llegada. No se
utilizará bolsa alguna de cemento que tenga más de dos meses de almacenamiento
en el área de las obras, salvo que nuevos ensayos demuestren que está en
condiciones satisfactorias.
Propiedades físicas:
FALSO FRAGUADO
El falso
fraguado se evidencia por la pérdida considerable de plasticidad,
inmediatamente después del mezclado, sin ninguna evolución del calor. El falso
fraguado ocurre cuando una gran cantidad de sulfatos se deshidratan
FRAGUADO RAPIDO
El fraguado
rápido se evidencia por una perdida rápida de trabajabilidad en la pasta,
mortero o concreto a una edad aun temprana. Esto es normalmente acompañado de
una evolución considerable de calor.
RESISTENCIA A COMPRECION
La
resistencia a compresión es aquella obtenida por ensayos, por ejemplo, de cubos
cilindros de mortero de acuerdo con las normas de cada país. Se debe preparar y
curar los especímenes de acuerdo con la prescripción de la norma y con el uso
de arena estándar.
CALOR DE HIDRATACION
Se genera
por la reacción entre el cemento y el agua. La relación agua-cemento, la finura
del cemento y la temperatura de curado también son factores que intervienen en
la generación de calor. Un aumento de la finura, del contenido del cemento y de
la temperatura de curado aumenta el calor deshidratación. Por otro lado, el
aumento de la temperatura en el concreto causado por el calor deshidratación es
frecuentemente beneficioso en clima frio, pues ayuda a mantener las
temperaturas favorables para el curado.
Cementos en el Perú:
Ensayo de compresión:
Las edades adoptadas universalmente para los ensayos de tracción son de siete y veintiocho días después de haber moldeado las muestras; en cada caso las briquetas quedarán durante veinticuatro horas expuestos al aire húmedo y la balanza se sumerge en agua a 21°. Para acelerar la operación se hacen ensayos preliminares con briquetas de un día partidas al aire húmedo.
Los ensayos con muestras de más de veintiocho días pueden ser útiles porque permiten determinar el grado de endurecimiento permanente; pero conviene tener en cuenta que la rapidez del endurecimiento vería según que se trate da cemento puro, de mortero o de hormigón. El aumento de la resistencia a tracción no tiene nada de común con la resistencia a compresión.
Creo que es uno de los mejores inventos del siglo pasado. Sobre todo, la variedad que hay hoy y los distintos tipos de fraguado. Yo, por ejemplo, tengo galpones en alquiler y para hacer arreglos rápidos uso cemento rápido.
ResponderBorrar