HormignEl hormign (del latn formic, 'moldeado, conformado') o concreto (del ingls concrete, a su vez del latin concrtus, 'agregado, condensado') es un material compuesto empleado en construccin, formado esencialmente por un aglomerante al que se aade partculas o fragmentos de un agregado, agua y aditivos especficos.El aglomerante es en la mayora de las ocasiones cemento (generalmente cemento Portland) mezclado con una proporcin adecuada de agua para que se produzca una reaccin de hidratacin. Las partculas de agregados, dependiendo fundamentalmente de su dimetro medio, son los ridos (que se clasifican engrava, gravilla y arena).1 La sola mezcla de cemento con arena y agua (sin la participacin de un agregado) se denomina mortero. Existen hormigones que se producen con otros conglomerantes que no son cemento, como el hormign asfltico que utiliza betn para realizar la mezcla.El cemento es un material pulverulento que por s mismo no es aglomerante, y que mezclado con agua, al hidratarse se convierte en una pasta moldeable conpropiedades adherentes, que en pocas horas fragua y se endurece tornndose en un material de consistencia ptrea. El cemento consiste esencialmente ensilicato clcico hidratado (S-C-H), este compuesto es el principal responsable de sus caractersticas adhesivas. Se denomina cemento hidrulico cuando el cemento, resultante de su hidratacin, es estable en condiciones de entorno acuosas. Adems, para poder modificar algunas de sus caractersticas o comportamiento, se pueden aadir aditivos y adiciones (en cantidades inferiores al 1 % de la masa total del hormign), existiendo una gran variedad de ellos: colorantes, aceleradores, retardadores de fraguado, fluidificantes, impermeabilizantes, fibras, etc.El concreto convencional, normalmente usado en pavimentos, edificios y otras estructuras, tiene un peso especfico (densidad, peso volumtrico, masa unitaria) que vara de 2200 hasta 2400 kg/m (137 hasta 150 libras/pis3). La densidad del concreto vara dependiendo de la cantidad y la densidad del agregado, la cantidad de aire atrapado (ocluido) o intencionalmente incluido y las cantidades de agua y cemento. Por otro lado, el tamao mximo del agegado influye en las cantidades de agua y cemento. Al reducirse la cantidad de pasta (aumentndose la cantidad de agregado), se aumenta la densidad. Algunos valores de densidad para el concreto fresco se presentan en la Tabla 1-1. En el diseo del concreto armado (reforzado), el peso unitario de la combinacin del concreto con la armadura normalmente se considera 2400 kg/m (150 lb/ft).Dependiendo de las proporciones de cada uno de sus constituyentes existe una tipologa de hormigones. Se considera hormign pesado aquel que posee una densidad de ms de 3200 kg/m debido al empleo de agregados densos (empleado proteccin contra las radiaciones), el hormign normal empleado en estructuras que posee una densidad de 2200 kg/m y el hormign ligero con densidades de 1800 kg/mLa principal caracterstica estructural del hormign es que resiste muy bien los esfuerzos de compresin, pero no tiene buen comportamiento frente a otros tipos de esfuerzos (traccin, flexin, cortante, etc.), por este motivo es habitual usarlo asociado a ciertas armaduras de acero, recibiendo en este caso la denominacin de hormign armado, o concreto pre-reforzado en algunos lugares; comportndose el conjunto muy favorablemente ante las diversas solicitaciones. Cuando se proyecta una estructura de hormign armado se establecen las dimensiones de los elementos, el tipo de hormign, los aditivos y el acero que hay que colocar en funcin de los esfuerzos que deber soportar y de las condiciones ambientales a que estar expuesto.A finales del siglo XX, es el material ms empleado en la industria de la construccin. Se le da forma mediante el empleo de moldes rgidos denominados:encofrados. Su empleo es habitual en obras de arquitectura e ingeniera, tales como edificios, puentes, diques, puertos, canales, tneles, etc. Incluso en aquellas edificaciones cuya estructura principal se realiza en acero, su utilizacin es imprescindible para conformar la cimentacin. La variedad de hormigones que han ido apareciendo a finales del siglo XX, ha permitido que existan: hormigones reforzados con fibras de vidrio (GRC), hormigones celulares que se aligeran con aire, aligerados con fibras naturales, autocompactantes.EtimologaHormign procede del trmino formic (o formceo), palabra latina que alude a la cualidad de moldeable o dar forma. El trmino concreto, definido en el diccionario de la RAE como americanismo, tambin es originario del latn: procede de la palabra concretus, que significa crecer unidos, o unir. Concretus es una palabra compuesta en la su prefijo es com- (unin) y el participio pasado del verbo crscere (crecer). Su uso en idioma espaol se transmite por va de la cultura anglosajona,2 como anglicismo (o calco semntico), siendo la voz inglesa original concrete. Etimolgicamente concreto es sinnimo de concrecionado y concrecin que es la unin de diversas partculas para formar una masa.Historia del hormignLa historia del hormign constituye un captulo fundamental de la historia de la construccin. Cuando se opt por levantar edificaciones utilizando materiales arcillosos o ptreos, surgi la necesidad de obtener pastas o morteros que permitieran unir dichos mampuestos para poder conformar estructuras estables. Inicialmente se emplearon pastas elaboradas con arcilla, yeso o cal, pero se deterioraban rpidamente ante las inclemencias atmosfricas. Se idearon diversas soluciones, mezclando agua con rocas y minerales triturados, para conseguir pastas que no se degradasen fcilmente. As, en el Antiguo Egipto se utilizaron diversas pastas obtenidas con mezclas de yesos y calizas disueltas en agua, para poder unir slidamente los sillares de piedra; como las que an perduran entre los bloques calizos del revestimiento de la Gran Pirmide de Guiza.n la Antigua Grecia, hacia el 500 a. C., se mezclaban compuestos de caliza calcinada con agua y arena, aadiendo piedras trituradas, tejas rotas o ladrillos, dando origen al primer hormign de la historia, usando tobas volcnicas extradas de la isla de Santorini. Los antiguos romanos emplearon tierras o cenizas volcnicas, conocidas tambin como puzolana, que contienen slice y almina, que al combinarse qumicamente con la cal daban como resultado el denominado cemento puzolnico (obtenido en Pozzuoli, cerca del Vesubio). Aadiendo en su masa jarras cermicas o materiales de baja densidad (piedra pmez) obtuvieron el primer hormign aligerado.3 Con este material se construyeron desde tuberas a instalaciones portuarias, cuyos restos an perduran. Destacan construcciones como los diversos arcos del Coliseo romano, los nervios de la bveda de la Baslica de Majencio, con luces de ms de 25 metros,4 las bvedas de las Termas de Caracalla, y la cpula del Panten de Agripa, de unos 43 metros de dimetro, la de mayor luz durante siglos.5Tras la cada del Imperio romano el hormign fue poco utilizado, posiblemente debido a la falta de medios tcnicos y humanos, la mala calidad de la coccin de la cal, y la carencia o lejana de tobas volcnicas; no se encuentran muestras de su uso en grandes obras hasta el siglo XIII, en que se vuelve a utilizar en los cimientos de la Catedral de Salisbury, o en la clebre Torre de Londres, en Inglaterra. Durante el renacimiento su empleo fue escaso y muy poco significativo.En algunas ciudades y grandes estructuras, construidas por Mayas y Aztecas en Mxico o las de Machu Pichu en el Per, se utilizaron materiales cementantes.3En el siglo XVIII se reaviva el afn por la investigacin. John Smeaton, un ingeniero de Leeds fue comisionado para construir por tercera vez un faro en el acantilado de Edystone, en la costa de Cornwall, empleando piedras unidas con un mortero de cal calcinada para conformar una construccin monoltica que soportara la constante accin de las olas y los hmedos vientos; fue concluido en 1759 y la cimentacin an perdura.El siglo XIX: cemento Portland y hormign armadoJoseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement, obtenido de caliza arcillosa y carbn calcinados a alta temperatura denominado as por su color gris verdoso oscuro, muy similar a la piedra de la isla de Prtland. Isaac Johnson obtiene en 1845 el prototipo del cemento moderno elaborado de una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura, hasta la formacin del clinker; el proceso de industrializacin y la introduccin dehornos rotatorios propiciaron su uso para gran variedad de aplicaciones, hacia finales del siglo XIX.6El hormign, por sus caractersticas ptreas, soporta bien esfuerzos de compresin, pero se fisura con otros tipos de solicitaciones (flexin, traccin, torsin, cortante); la inclusin de varillas metlicas que soportaran dichos esfuerzos propici optimizar sus caractersticas y su empleo generalizado en mltiples obras de ingeniera y arquitectura.La invencin del hormign armado se suele atribuir al constructor William Wilkinson, quien solicit en 1854 la patente de un sistema que inclua armaduras de hierro para la mejora de la construccin de viviendas, almacenes y otros edificios resistentes al fuego. El francs Joseph Monier patent varios mtodos en la dcada de 1860, pero fue Franois Hennebique quien ide un sistema convincente de hormign armado, patentado en 1892, que utiliz en la construccin de una fbrica de hilados en Tourcoing, Lille, en 1895.7 Hennebique y sus contemporneos basaban el diseo de sus patentes en resultados experimentales, mediante pruebas de carga; los primeros aportes tericos los realizan prestigiosos investigadores alemanes, tales como Wilhelm Ritter, quien desarrolla en 1899 la teora del Reticulado de Ritter-Mrsch. Los estudios tericos fundamentales se gestarn en el siglo XX.El siglo XX: auge de la industria del hormign Puente de hormign sobre el ro Ulla, en Vedra, Galicia, Espaa. El arco principal presenta la ventaja de ser unarco catenario. pera de Sdney, edificio diseado por el arquitecto dans Jrn Utzon en 1957 e inaugurado en el ao 1973, enSdney, Australia.A principios del siglo XX surge el rpido crecimiento de la industria del cemento, debido a varios factores: los experimentos de los qumicos franceses Louis Vicat yLe Chatelier y el alemn Michalis, que logran producir cemento de calidad homognea; la invencin del horno rotatorio para calcinacin y el molino tubular; y los mtodos de transportar hormign fresco ideados por Juergen Hinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907. Con estos adelantos pudo elaborarse cemento Portland en grandes cantidades y utilizarse ventajosamente en la industria de la construccin.3Robert Maillart proyecta en 1901 un puente en arco de 38 metros de luz sobre el ro Inn, en Suiza, construido con vigas cajn de hormign armado; entre 1904 y 1906 disea el puente de Tavanasa, sobre el ro Rin, con 51 metros de luz, el mayor de Suiza. Claude A.P. Turner realiza en 1906 el edificio Bovex de Minepolis(Estados Unidos), con los primeros pilares fungiformes (de amplios capiteles).Le Corbusier, en los aos 1920, reclama en Vers une Architecture una produccin lgica, funcional y constructiva, despojada de retricas del pasado; en su diseo de Casa Domino, de 1914, la estructura est conformada con pilares y forjados de hormign armado, posibilitando fachadas totalmente difanas y la libre distribucin de los espacios interiores.8Los hangares de Orly (Pars), diseados por Freyssinet entre 1921 y 1923, con 60 metros de luz, 9 de flecha y 300 de longitud, se construyen con lminasparablicas de hormign armado, eliminando la divisin funcional entre paredes y techo. En 1929 Frank Lloyd Wright construye el primer rascacielos en hormign.En la dcada de 1960 aparece el hormign reforzado con fibras, incorporadas en el momento del amasado, dando al hormign isotropa y aumentando sus cualidades frente a la flexin, traccin, impacto, fisuracin, etc. En los aos 1970, los aditivos permiten obtener hormigones de alta resistencia, de 120 a ms de 200 MPa; la incorporacin de monmeros genera hormigones casi inatacables por los agentes qumicos o indestructibles por los ciclos hielo-deshielo, aportando mltiples mejoras en diversas propiedades del hormign.Los grandes progresos en el estudio cientfico del comportamiento del hormign armado y los avances tecnolgicos, posibilitaron la construccin de rascacielosms altos, puentes de mayor luz, amplias cubiertas e inmensas presas. Su empleo ser insustituible en edificios pblicos que deban albergar multitudes: estadios, teatros, cines, etc. Muchas naciones y ciudades competirn por erigir la edificacin de mayor dimensin, o ms bella, como smbolo de su progreso que, normalmente, estar construida en hormign armado.Los edificios ms altos del mundo poseen estructuras de hormign y acero, tales como las Torres Petronas, en Kuala Lumpur, Malasia (452 metros, 1998), el edificio Taipei 101 en Taiwn (509 metros, 2004), o el Burj Dubai de la ciudad de Dubi (818 metros, 2009), en el siglo XXI.El siglo XXI: la cultura medioambiental[ .]El uso de materiales reciclados como ingredientes del hormign ha ganando popularidad debido a la cada vez ms severa legislacin medioambiental, as como la progresiva concienciacin de la sociedad. Los ingredientes reciclados ms empleados son las cenizas volantes, un subproducto de las centrales termoelctricas alimentadas por carbn. El impacto ambiental de la industria del cementoes significativo, pero mediante el empleo de estos nuevos materiales se posibilita la reduccin de canteras y vertederos, ya que actan como sustitutos del cemento, y reducen la cantidad necesaria para obtener un buen hormign. Puesto que uno de los efectos nocivos para el medio ambiente es que la produccin de cemento genera grandes volmenes de dixido de carbono, la tecnologa de sustitucin del cemento desempea un importante papel en los esfuerzos por aminorar las emisiones de dixido de carbono. Se suele incluir en las mezclas ciertos catalizadores que permiten su 'autolavado' como es el caso del dixido de titanio.Tambin se utiliza para confinar desechos radiactivos. Entre ellos, el ms importante es el del reactor nuclear que colaps en la central de Chernobil, el cual fue cubierto de hormign para evitar fugas radiactivas.Caractersticas y comportamiento del hormign El hormign muestra en una de sus secciones muchas escalas de agregacin. Resulta necesario investigar en las propiedades microscpicas del hormign si se desea conocer sus propiedades mecnicas.El hormign es el material resultante de unir ridos con la pasta que se obtiene al aadir agua a un conglomerante.9 El conglomerante puede ser cualquiera, pero cuando nos referimos a hormign, generalmente es un cemento artificial, y entre estos ltimos, el ms importante y habitual es el cemento portland.9 Los ridos proceden de la desintegracin o trituracin, natural o artificial de rocas y, segn la naturaleza de las mismas, reciben el nombre de ridos silceos, calizos,granticos, etc. El rido cuyo tamao sea superior a 5 mm se llama rido grueso o grava, mientras que el inferior a 5 mm se llama rido fino o arena.10 El tamao de la grava influye en las propiedades mecnicas del hormign.La pasta formada por cemento y agua es la que confiere al hormign su fraguado y endurecimiento, mientras que el rido es un material inerte sin participacin directa en el fraguado y endurecimiento del hormign.10 El cemento se hidrata en contacto con el agua, inicindose diversas reacciones qumicas de hidratacin que lo convierten en una pasta maleable con buenas propiedades adherentes, que en el transcurso de unas horas, derivan en el fraguado y endurecimiento progresivo de la mezcla, obtenindose un material de consistencia ptrea.Una caracterstica importante del hormign es poder adoptar formas distintas, a voluntad del proyectista. Al colocarse en obra es una masa plstica que permite rellenar un molde, previamente construido con una forma establecida, que recibe el nombre de encofrado.9Caractersticas mecnicasLa principal caracterstica estructural del hormign es resistir muy bien los esfuerzos de compresin. Sin embargo, tanto su resistencia a traccin como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en situaciones donde las solicitaciones por traccin o cortante sean muy bajas. Para determinar la resistencia se preparan ensayos mecnicos (ensayos de rotura) sobre probetas de hormign.Para superar este inconveniente, se "arma" el hormign introduciendo barras de acero, conocido como hormign armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de traccin con las barras de acero. Es usual, adems, disponer barras de acero reforzando zonas o elementos fundamentalmente comprimidos, como es el caso de los pilares. Los intentos de compensar las deficiencias del hormign a traccin y cortante originaron el desarrollo de una nueva tcnica constructiva a principios del siglo XX, la del hormign armado. As, introduciendo antes del fraguado alambres de alta resistencia tensados en el hormign, este queda comprimido al fraguar, con lo cual las tracciones que surgiran para resistir las acciones externas, se convierten en descompresiones de las partes previamente comprimidas, resultando muy ventajoso en muchos casos. Para el pretensado se utilizan aceros de muy alto lmite elstico, dado que el fenmeno denominado fluencia lenta anulara las ventajas del pretensado. Posteriormente se investig la conveniencia de introducir tensiones en el acero de manera deliberada y previa al fraguado del hormign de la pieza estructural, desarrollndose las tcnicas del hormign pretensado y el hormign postensado.Los aditivos permiten obtener hormigones de alta resistencia; la inclusin de monmeros y adiciones para hormign aportan mltiples mejoras en las propiedades del hormign.Cuando se proyecta un elemento de hormign armado se establecen las dimensiones, el tipo de hormign, la cantidad, calidad, aditivos, adiciones y disposicin del acero que hay que aportar en funcin los esfuerzos que deber resistir cada elemento. Un diseo racional, la adecuada dosificacin, mezcla, colocacin, consolidacin, acabado y curado, hacen del hormign un material idneo para ser utilizado en construccin, por ser resistente, durable, incombustible, casi impermeable, y requerir escaso mantenimiento. Como puede ser moldeado fcilmente en amplia variedad de formas y adquirir variadas texturas y colores, se utiliza en multitud de aplicaciones.Caractersticas fsicas del hormignLas principales caractersticas fsicas del hormign, en valores aproximados, son:Densidad: en torno a 2350 kg/mResistencia a compresin: de 150 a 500 kg/cm (15 a 50 MPa) para el hormign ordinario. Existen hormigones especiales de alta resistencia que alcanzan hasta 2000 kg/cm (200 MPa).Resistencia a traccin: proporcionalmente baja, es del orden de un dcimo de la resistencia a compresin y, generalmente, poco significativa en el clculo global.Tiempo de fraguado: dos horas, aproximadamente, variando en funcin de la temperatura y la humedad del ambiente exterior.Tiempo de endurecimiento: progresivo, dependiendo de la temperatura, humedad y otros parmetros.De 24 a 48 horas, adquiere la mitad de la resistencia mxima; en una semana 3/4 partes, y en 4 semanas prcticamente la resistencia total de clculo.Dado que el hormign se dilata y contrae en magnitudes semejantes al acero, pues tienen parecido coeficiente de dilatacin trmico, resulta muy til su uso simultneo en obras de construccin; adems, el hormign protege al acero de la oxidacin al recubrirlo.