5. - Historia Del Hormigon[1]

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Historia del hormign

La historia del hormign ha experimentado una continua evolucin a lo largo de toda su existencia debido siempre al material cementante, que ha ido variando de acuerdo con las circunstancias locales. El empleo de las materias aglomerantes se remonta al inicio de la civilizacin, desde que el hombre se vio en la necesidad de construir un refugio, utilizando para ello arcilla o una mezcla de cal y arena para unir las piedras y conformar una estructura simple que le sirviera de proteccin. La referencia ms antigua de la utilizacin de este material se remonta 9000 aos aproximadamente y se localiza en los suelos encontrados en Yiftah (Israel), los cuales presentaban una resistencia a compresin de 40Mpa. En Egipto se pueden encontrar restos de la utilizacin de aglomerantes en el 2560 a.C. donde se construyen las pirmides de Gizeh (Fig. 2.1), conformadas por las pirmides de Kefrn (136m), Keops (137m) y Mikerinos (62m) en las cuales los bloques de piedra fueron pegados con un mortero hecho de yeso calcinado impuro, arena y agua. A stas siguieron otras que an se encuentran a lo largo del ro Nilo.

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Fig. 2.1 Las Pirmides de Gizeh (Kefrn, Keops y Mikerinos)

Al igual que los Egipcios sus vecinos Griegos en el ao 500 a.C. mezclaron compuestos basados en caliza calcinada (cal viva) y agua a la cual se adicionaba arena para recubrir y unir piedras y ladrillos no cocidos. Como ejemplo de esto se puede mencionar los palacios de Creso y Atala. La adicin a estas mezclas de piedra triturada (toba volcnica extrada de la Isla de Santorn), tejas rotas o ladrillo, dieron origen al primer hormign de la historia. Probablemente, la Civilizacin Romana copi la idea de la produccin de hormign de los griegos. Se han encontrado obras romanas con hormign fechadas con anterioridad al ao 300 a.C. El problema que tenan los romanos con el mortero de cal viva es que no resista muy bien la accin del agua durante perodos largos, se presume que a sta mezcla se incorporaron toda clase de agregados y durante estas pruebas empricas se descubri que la arena proveniente de ciertas rocas volcnicas tena mayor resistencia y durabilidad tanto en aguas dulces como saladas. Estas rocas son cenizas volcnicas que contienen slice y almina que se combinan qumicamente con la cal y dan como resultado lo que luego se conoce como cemento puzolnico. Una de la obras romanas ms destacas ejecutadas con hormign es el Panten de Agripa (Fig. 2.2) realizado en la ciudad de Roma en el ao 27 a.C., que

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HORMIGONES DE ALTAS PRESTACIONES Historia del hormign

sera destruido por un incendio y reconstruido posteriormente por Adriano en el ao 120 de nuestra era y que desde entonces desafi, el paso del tiempo sin sufrir daos hasta que en el ao 609 se transform en la iglesia de Santa Mara de los Mrtires. Su cpula de 50m de dimetro est construida en hormign y no tiene ms huecos que un lucernario situado en la parte superior. Esta cpula se encuentra aligerada por medio de casetones y mediante el empleo de hormign con piedra pmez como rido aligerante.

Fig. 2.2 Imagen exterior (izquierda) e interior (derecha) del Panten Romano (27 a.C.)

Con la cada del imperio romano declin el empleo del hormign como material estructural y muchos de los conocimientos desarrollados desaparecieron. Durante la Edad Media y el Renacimiento el hormign fue poco empleado por su mala calidad debido a una coccin incompleta de la cal y carencia de tobas volcnicas. Despus del siglo XII, de nuevo se utiliz ya que esta calidad mejor gracias a una perfecta calcinacin de la cal y al uso de algn material similar en propiedades a las tobas volcnicas anteriormente mencionadas. La catedral de Salisbury, con su cimentacin en hormign an en buen estado, y la famosa Torre de Londres son algunos ejemplos destacados.

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Durante los siglos posteriores, los avances fueron escasos hasta el punto de que solo lleg a producirse un mortero dbil hecho nicamente de cal y arena. A principios de la edad moderna se present una disminucin general en la calidad y la crisis lleg al punto de acabar con la fabricacin y el uso del cemento. Solamente hacia el siglo XVIII, en el cual se revivi el auge por la investigacin, un ingeniero de Leeds fue comisionado para que construyera por tercera vez un faro en el acantilado de Eddystone en la costa Cornwall (Fig. 2.3), situado a unos 8km. de Plymouth en Inglaterra. Los dos primeros haban sido construidos en madera, siendo destruidos la primera vez por un incendio y la segunda por un vendaval. El encargado, John Smeaton, decidi adelantar una serie de estudios tendientes a encontrar la mejor solucin para que el faro pudiera soportar el azote casi continuo del agua y de estos estudios dedujo que la nica manera de garantizar la resistencia de la construccin deba ser empleando piedra unida con un mortero producido con cal calcinada para formar una construccin monoltica la cual deba soportar en la parte inferior, la accin constante de las olas y de los vientos con alto contenido de agua de mar. El faro se construy con este mortero y rocas, en una operacin que tard 6 semanas, entrando en servici en octubre de 1759. En el ao de 1876 una parte de la estructura se debilit y el faro fue reemplazado por uno ms grande. A peticin de los habitantes de Plymouth, el antiguo faro fue desmontado hasta la cimentacin y vuelto a erigir en esa ciudad, como monumento, el cual se conserva actualmente. La cimentacin del faro todava permanece en su sitio, desafiando al mar, despus de ms de 200 aos deconstruda. En aos posteriores a estos acontecimientos se desarrollaron muchos tipos de cementos hidrulicos y a partir de ese momento, mejora la calidad de los morteros y comienza el desarrollo del hormign, gracias a los adelantos conseguidos en el conocimiento de los cementos. As se inici una carrera por obtener cemento de construccin.

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Fig. 2.3 Plano del faro de Eddystone (John Smeaton, 1959)

Se puede decir que el primer padre del cemento fue Vicat (1817), a l se debe el sistema de fabricacin que se sigue empleando en la actualidad. Vicat fue un gran investigador y divulgador de sus trabajos; en 1818 public su Recherches experimentales y en 1828 Mortiers et ciments calcaires. En estos trabajos marca la pauta a seguir en la fabricacin del cemento por medio de mezclas de calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y molidas conjuntamente. El sistema de fabricacin que emple Vicat fue el de va hmeda y con l marc el inicio del actual proceso de fabricacin. Este gran cientfico en 1853 empieza a estudiar la accin destructiva del agua de mar sobre el mortero y hormign. Y en 1824, Joseph Aspdin un constructor de Leeds (Inglaterra), calcin en un horno una mezcla de tres partes de piedra caliza por una de arcilla, la cual moli y pulveriz y consigui la patente para producir el primer cemento Prtland,

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as llamado porque la coloracin del mismo le recordaba al inventor, el color grisceo de las rocas de Prtland. El primero en usar este nuevo cemento Prtland fue Brunel, en 1838, se aplic en la construccin de un tnel bajo el ro Tmesis en Londres. Aunque se puede decir que el prototipo del cemento moderno y que en la actualidad bsicamente se utiliza en la construccin fue producido a escala industrial por Isaac Johnson quien en 1845 logra conseguir temperaturas suficientemente altas para clinkerizar a la mezcla de arcilla y caliza empleada como materia prima. A la vez que se produca industrialmente el clinker de cemento Prtland, Lambot comienza, en el sur de Francia, a fabricar objetos en los que combinaba el hormign y el acero surgiendo de esta forma el primer hormign armado. Aunque aos despus, en 1861, Francois Coignet estudia, por primera vez, el papel que corresponde al hormign y al acero como partes integrantes del nuevo material, sabiendo de esta manera, el buen funcionamiento de la interaccin de estos dos materiales tan diferentes y que Lambot comenz juntando. Pero no fue hasta 1875 cuando Joseph Monier se dio cuenta de la enorme importancia industrial del hormign armado siendo as el primero en patentarlo. Con esta tcnica, en el mismo ao, construye el primer puente de hormign armado del mundo, cerca de Chazalet en Francia, con una luz de 16.5m. Incluso Monier utiliz el hormign para fines artsticos al emplearlo en unas jardineras para rosales construidas en hormign armado con alambre. A pesar de estos descubrimientos y de sus aplicaciones, este material no avanzara de la forma esperada y despus de pasar la patente de Monier por varias manos, fue en 1890 cuando realmente su empleo adquiere un impulso extraordinario. En 1886 Mathias Koenen, director tcnico de la casa Wayss public el primer mtodo emprico de clculo de secciones de hormign armado sujetas a flexin. El

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primer mtodo de dimensionamiento elstico de este tipo de secciones fue publicado en 1884 por Edmond Coignet y De Tedesco. Una vez que el hormign es asumido por la sociedad como un material de confianza es cuando ste se desarrolla y comienzan ha realizarse obras con este material como la presa de S. Mateo en Estado Unidos a base de mampuestos unidos por mortero y la construccin, en 1897, de la primera viga en vientre de pez de Moeller. El cemento Prtland sigue investigndose, desarrollndose y progresando cada da ms y as aparece la teora de fraguado de Le Chartelier (1893) en vigor actualmente. Con este continuo desarrollo se llega a 1904 donde aparece el primer volumen completo sobre hormign armado, un tratado con ms de 600 pginas, escrito por De Tudesco. Otros ejemplos de obras singulares realizadas con hormign, ya dentro del siglo XX, es el primer edificio con estructura de hormign de Perret, en el nmero 25 de la calle Frankin de Pars, en 1903. Freyssinet logra el desencofrado de arcos por apertura en clave y realiza los primeros hormigones pretensados. El hormign armado sigue su difusin imparable por todo el mundo llegando a alcanzar una etapa de gran esplendor y un incremento constante de la resistencia a compresin del hormign. Incluso en 1913 se comienza ha suministrar por primera vez hormign preparado en Baltimore (USA), aunque no fue hasta tres aos despus cuando aparece el primer camin hormigonera, como los que se conocen hoy en da. Le Corbusier propone construir en 1914 la primera casa prefabricada en hormign armado (Fig. 2.4). Entre 1923 y 1924 se construy lo que se cree fue una de las primeras cubiertas laminares o cscaras, se trata de la cpula de Jena, de 40m de luz y 6cm de espesor, con una relacin luz/espesor de ms de 600 y por consiguiente, superior

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a la de la cscara de un huevo, siendo su autor el Profesor Walter Bauersfeld. Mientras que en 1929 Wright construye el primer rascacielos en hormign. La prefabricacin encuentra su apogeo en estos aos con el italiano Pier Luigi Nervi, difundiendo las ventajas de este sistema constructivo como son el ahorro en el tiempo de ejecucin y el lograr producciones en serie de partes iguales de obra dentro de una gran riqueza de formas y de acabados superficiales.

Fig. 2.4 Esqueleto de la estructura de Maison Domino (Le Corbusier, 1914)

El incremento imparable de la resistencia del hormign debe admitirse por primera vez en Estados Unidos con la adopcin de un valor de resistencia a compresin de 50MPa para el hormign de la estructura del Executive House de Chicago. En 1958, la F.W. Dodge Corporation de New York publica Las estructuras de Eduardo Torroja, el cual, fue adems el creador y director del Instituto Tcnico de la Construccin y el Cemento en Costillares considerado uno de los tres principales laboratorios de ensayos a escala mundial. Su fama se debe

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exclusivamente a la grandeza de su trabajo, que ha despertado enorme inters entre los especialistas de la construccin en todo el mundo. En la dcada de los 60 aparece el hormign reforzado con fibras, las cuales se incorporan a su masa en el momento del amasado. Estas fibras le dan a la masa del hormign cierta isotropa y aumentan sus prestaciones frente a impacto, flexin, traccin, fisuracin, etc. Estos hormigones han abierto un nuevo campo de aplicaciones al ser ms idneos para soportar solicitaciones para las que no estaba capacitado el hormign tradicional. La aparicin de los aditivos en la dcada de los 70, los cuales proporcionan caractersticas especiales a la masa del hormign, abre la posibilidad de obtener hormigones con una resistencia superior a los 120MPa o incluso llegar a ms de 200MPa con la incorporacin de monmeros, consiguen tambin hormigones que sean prcticamente inatacables por la accin de los agentes qumicos o indestructibles por los ciclos hielo y deshielo y una infinidad de mejoras en las distintas propiedades del hormign. Aqu es donde se puede decir que hay un punto de inflexin y es donde aparecen de forma subyacente los hormigones de altas prestaciones. En Espaa las primeras utilizaciones del hormign se pueden ver a principios del siglo XX cuando Rivera emplea cajones flotantes en la cimentacin de seis puentes en Valencia y en el viaducto Alfonso XII. Pero la historia del hormign en Espaa no comienza su autentica utilizacin hasta la mitad de la dcada de los aos 60 del pasado siglo XX, tras la aparicin del hormign preparado, que ha representado otro gran salto en la utilizacin del hormign proporcionando enormes avances en calidad de producto y servicio, aportando posibilidades de grandes volmenes de suministro y rapidez de ejecucin a las obras. En la actualidad, la industria del hormign preparado est inmersa en un proceso de modernizacin que pasa por la obtencin de marca, certificaciones de aseguramiento de calidad, as como de preservar el medio ambiente y la aplicacin de programas rigurosos en materia de prevencin de riesgos laborales.

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Los volmenes de produccin y distribucin de hormign preparado en Espaa son del orden de los 70 millones de metros cbicos y como dato ms destacado podemos destacar los 15 millones de metros cbicos de produccin de Andaluca. El hormign, en su constante evolucin, cada da ha ido perfeccionndose como consecuencia de la mejora experimentada por los materiales que lo componen y el avance de la tecnologa, crendose as los hormigones de altas prestaciones, mencionados anteriormente, un ejemplo del empleo de este tipo de hormign es la Torre Espacio de Madrid (Fig. 2.5), actualmente en ejecucin.

Fig. 2.5 Edificio Torre Espacio Madrid (actualmente en ejecucin)

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En la Regin de Murcia se pueden encontrar como ejemplos del comienzo de la utilizacin de hormign el puente del cauce de riego de Tiata en la Vega de Lorca, construido en el ao 1910, para cubrir una longitud de 55m, este puente est formado por un arco de 45m de luz con 6m de flecha y que sirve de apoyo mediante montantes del tablero sostenido por viguetas que arriostran transversalmente el extremo libre de los montantes. Se puede ver en la Fig. 2.6, fotografa publicada en la revista de obras pblicas en 1910. Al igual que en el resto de Espaa, en la Regin de Murcia el hormign se comienza a utilizar en edificacin en la dcada de los 60 llegando a ser en la actualidad el producto por excelencia. Se pueden destacar varias construcciones realizadas con hormigones de altas prestaciones como son el puente atirantado que se encuentra sobre el ro Segura en la carretera variante de Archena realizado con hormign de alta resistencia de 60MPa.

Fig. 2.6 Puente sobre la rambla de Tiata en Lorca, Murcia (derecha), publicacin de la terminacin de dicho puente en la revista de obras pblicas de 1910 (izquierda)

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Una edificacin recientemente construida se puede destacar la Torre Godoy (Fig. 2.7) en Murcia con 65m. de altura y 19 plantas construidas con hormign de alta resistencia de 70MPa.

Fig. 2.7 Torre Godoy (Murcia)

En definitiva, el hormign se ha impuesto de tal forma que hoy es imposible encontrar una construccin en la que no est presente en alguna parte de la misma, encontrndose as que, aunque un edificio posea una estructura metlica, el hormign estar soportndola en su cimentacin.

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