lunes, 19 de diciembre de 2016

Aglomerantes, hormigón y hormigón armado. Inicios y un poco de historia.

Aglomerantes

Los aglomerantes son aquellos materiales que amasados con agua tienen las propiedades de ser moldeables, adherentes, capaces de unir materiales, endurecerse y alcanzar cierta resistencia.

A lo largo de la historia, en construcción, los aglomerantes más utilizados han sido los aglomerantes aéreos y los hidráulicos. Los aéreos tienen la característica de endurecer en contacto con el aire y los hidráulicos tienen la capacidad de endurecer en contacto con el agua o sumergidos.

Los aglomerantes aéreos más comunes han sido la cal y el yeso. Sin embargo, dada la mayor estabilidad de la cal frente a los agentes atmosféricos y a la humedad, su empleo se generalizó en aquellas construcciones expuestas a la intemperie, bien en forma de argamasas para obras de fábrica, bien en forma de enlucidos en paramentos exteriores.

Paramento exterior de sillería y relleno en el interior de tongadas de cal, arena y canto rodado.

Las ventajas que tienen los aglomerantes hidráulicos es que, además de endurecer sumergidos, no necesitan del contacto con el aire para fraguar y para continuar su proceso de endurecimiento. Por ello son ideales para construcciones enterradas y obras de cierto espesor. También tienen mayor velocidad de fraguado lo que acorta el tiempo de ejecución de las obras.

En la antigüedad, conocidos el yeso y la cal, una de las aspiraciones de los constructores era conseguir  un material capaz de fraguar con rapidez y debajo del agua para la realización de cimentaciones en ríos y obras marítimas. Aunque se conocía  la existencia del hormigón romano (mezcla de cal, puzolanas y piedra tosca) y de varias calizas originarias de  zonas concretas, que por la experiencia se sabía de sus cualidades hidráulicas, se desconocía el porqué y de qué componentes dependía  esta propiedad.

Tras varios años de estudios y ensayos se llegó a la conclusión de que la hidraulicidad en las calizas era debida al contenido aproximado de un 30% de arcilla.

Comenzaron a utilizarse las cales y los cementos naturales que, básicamente, se fabricaban mediante la cocción de margas, extraídas de canteras, con una composición de arcillas entre el 20 y el 40%.

Paralelamente surgieron los cementos artificiales, algo más homogéneos, pero más caros. La primera patente de cemento Portland corresponde a Aspin, en 1.824, cuyo producto era el resultado de la calcinación de una mezcla de calizas y arcillas en proporciones determinadas, con un tiempo de fraguado de 10 a 12 horas.

La calcinación de las mezclas era irregular y se obtenían diferentes grados de cocción según la hornada. Dada la gran heterogeneidad de la composición, se utilizaban más los cementos naturales que los artificiales por su menor coste.

En la provincia de Alicante, para obras de cimentaciones o que debían estar en contacto con el agua se recomendaba el uso de la cal hidráulica de Novelda.

Surgieron los hornos giratorios y progresivamente se fueron perfeccionando las mezclas en los cementos artificiales, controlando la composición y el tiempo de fraguado.

En España, entre las causas principales de la lenta implantación de los cementos artificiales se podrían enumerar: la larga tradición de la sillería, la inexistencia de métodos de cálculo para el hormigón, la falta de familiarización de los ingenieros con este material, su precio elevado debido a los costes de importación ya  que las patentes se encontraban  en manos extranjeras, su aspecto grisáceo ocasionaba ciertos prejuicios estéticos, la inexistencia  de laboratorios de ensayo para su control a pie de obra…

En el artículo “Las obras de fábrica y los cementos“, de la Revista de Obras Públicas de 1.902, Próspero Lafarga denuncia la disparidad de resultados entre las distintas partidas de cementos artificiales, incluso de marcas de reconocido prestigio. En el caso del Viaducto de Canalejas, dada su gran altura, exigió la utilización de cemento lento artificial tipo Portland para los morteros empleados en el sillarejo y en la mampostería ordinaria de las pilas por su mayor calidad. La dosificación prevista era de 450 kg de cemento por m3 de mortero. Para el control de la calidad de las sucesivas recepciones de cemento tuvieron que montar un pequeño laboratorio (las Jefaturas Provinciales de Obras Públicas no disponían de estas instalaciones) que controlara los diferentes parámetros: finura de molido, densidad aparente, tiempo de fraguado, etc...

Detalle del sillarejo de una de las pilas del Viaducto de Canalejas.
        
Hormigón

El hormigón es la mezcla de cemento, agua, arena y grava en cierta proporción, según la cual se obtienen diferentes resistencias. Además de la capacidad del hormigón de endurecer bajo el agua, otra importante característica  es su resistencia a compresión. Hay que diferenciarlo del mortero, formado sólo por cemento, agua y arena que sólo posee la propiedad de adherencia y que, por sí solo, no permite formar piezas resistentes a compresión.

En España se emplea el término “hormigón” y en Latinoamérica “concreto”, refiriéndose en ambos casos al mismo material.

La palabra “hormigón” se empleaba para definir a la mezcla de la arena y la grava con un aglomerante en un recipiente o lugar destinado para tal fin, fuera del tajo, para luego verterlo en obra y compactarlo. Sin embargo, el término “concreto” procede del “opus concretum” romano.  De la construcción romana es más conocido el “opus caementicium” formado por un mortero de cal y puzolana, el cual era vertido en el espacio interior formado por la sillería (de forma que ésta realizaba la función de encofrado perimetral) y, a continuación, se vertían piedras o cantos rodados de cierto tamaño para luego ser apisonados e introducidos en la masa. En el caso del “opus concretum”, las piedras eran más pequeñas y de granulometría más homogénea formando un núcleo más compacto e impermeable.

En España, los primeros puentes cuyas bóvedas fueron construídas con hormigón en masa, fueron los puentes sobre el río Lavalé e Iregua, en 1.866, levantados en la carretera de 1º orden de Soria a Logroño por el ingeniero Ricardo Bellsolá. El puente sobre el río Lavalé consistía en tres arcos escarzanos de 10 m de luz y 2,34 m de flecha, y el puente sobre el río Iregua, en Lumbreras, con tres arcos carpaneles de 10 m y 3,92 m de flecha. En ambos casos se consideró  un espesor en clave de 0,90 metros. El descimbramiento se decidió realizarlo a los 8 meses, cuando estaba asegurado el completo endurecimiento de la masa y ante el temor  de que se helase el agua contenida en el hormigón al quedar ésta expuesta a la intemperie.

Puente sobre el río Iregua, en la carretera de Soria a Logroño.

         
Hormigón armado

A pesar de algunos precedentes aislados, se considera a Joseph Monier el padre del hormigón armado por sus numerosas patentes de elementos hechos con este material: tiestos (1.867), tubos, depósitos, traviesas de ferrocarril, forjados, edificios, puentes... Su método, consistía en introducir un emparrillado de varillas metálicas en el hormigón, con la intención de aumentar la fuerza cohesiva general de éste.

En el hormigón armado se produce la colaboración entre el acero y el hormigón, permitiendo resistir los esfuerzos de flexión. Las barras de acero  se disponen en la pieza de hormigón en el lugar donde existen tracciones. Gracias a la adherencia entre los dos materiales, el acero absorbe las tracciones y el hormigón las compresiones.

El hormigón armado presenta con respecto al acero las ventajas de su mayor durabilidad y menor mantenimiento.



Para conocer más sobre la evolución de estos materiales de construcción recomiendo la lectura del artículo que publiqué en la revista Cimbra, titulado “De las cales, cales hidráulicas, cementos y hormigones” y que se puede consultar en el siguiente enlace Artículo

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