Historia del Concreto y sus antecedentes en la construcción

La historia del concreto es tan antigua que ni siquiera sabemos cuándo y dónde comienza. Es una historia de descubrimiento, experimentación y misterio. Emperadores y reyes se convirtieron en leyendas al erigir grandes estructuras de hormigón, algunas de las cuales siguen siendo un misterio para los ingenieros de hoy. Muchos de los arquitectos más hábiles de la historia encontraron inspiración en losas del material de construcción gris. Los albañiles comunes avanzaron la tecnología, y un estafador jugó un papel crucial en el desarrollo de recetas concretas.

Hoy, el mundo está literalmente lleno de concreto, desde carreteras y aceras hasta puentes y presas. La palabra misma se ha convertido en sinónimo de algo que es real y tangible. Presione sus huellas de manos en la acera y firme su nombre en la historia. Esta es la historia del concreto.

El primer cemento, ¿y quizás concreto?

Vamos a sacar esto de aquí: cemento y concreto no son lo mismo. El cemento, una mezcla de piedra caliza pulverizada y arcilla, es un ingrediente en concreto junto con agua, arena y grava. La invención del hormigón fue posible gracias al desarrollo de cemento, y para rastrear la historia del cemento, debemos rastrear el uso de sus componentes.

El primer uso conocido de piedra caliza en una estructura se remonta a hace unos 12,000 años. Fue encontrado en el templo Göbekli Tepe en la actual Turquía. El templo histórico sugiere que quizás la transición de la humanidad del nomadismo a la civilización no fue provocada por la agricultura, sino por el deseo de reunirse y adorar en una gran construcción. La piedra caliza formaba los pilares tallados en forma de T del Göbekli Tepe.

Las ruinas de Göbekli Tepe, el templo más antiguo conocido en el mundo.
Las ruinas de Göbekli Tepe, el templo más antiguo conocido en el mundo.

En los milenios que pasaron entre esa estructura y el asombroso hormigón de la época romana, las culturas de todo el mundo desarrollaron mejores materiales de construcción, algunos de los cuales podrían verse como una especie de proto-hormigón. Recientemente, por ejemplo, los arqueólogos han cuestionado si se puede encontrar una forma temprana de concreto en las pirámides egipcias. La hipótesis sostiene que los egipcios pueden no haber arrastrado cadabloque de construcción de las pirámides, pero que los bloques hacia la parte superior de las pirámides podrían haber sido moldeados en un molde al igual que vertimos hormigón en un molde hoy para darle forma. Sin embargo, la mayoría de los arqueólogos creen que no hay evidencia de que los bloques estén hechos de un material artificial como el hormigón. En cambio, se cree ampliamente que están hechos de piedra caliza, que también puede contener arcilla de forma natural.

Tampoco hay evidencia de que los griegos usaran concreto. Sin embargo, los minoicos de Creta usaron un material de construcción artificial para pisos, cimientos y alcantarillas, según el libro de Robert Curland, Planeta concreto: la historia extraña y fascinante del material hecho por el hombre más común del mundo. Este material minoico puede no haber sido el concreto que conocemos hoy, pero era una mezcla de un tipo similar. La arcilla era un componente principal, y también se usó una ceniza volcánica, hoy denominada puzolana.

Pozzolana se deriva de Pozzuoli, Italia, que es el sitio del Monte Vesubio, cuya erupción destruyó la ciudad romana de Pompeya en el 79 d. La misma ceniza volcánica que cubría esa antigua ciudad y congeló a sus ciudadanos en el tiempo también ayudó a los romanos a crear el primer hormigón conocido en el mundo, y la humanidad concreta más fuerte jamás vista.

Roma

La conexión entre Roma y el concreto es tan fuerte que incluso tomamos el nombre “concreto” de ellos. Se deriva del término latino concretus , que significa “crecer juntos”, del mismo modo que los componentes del hormigón se mezclan para formar un sólido bloque de construcción. Pero los romanos no se refirieron a su concreto como ” concretus “. De hecho, llamaron engañosamente sus caementis concretos , que significan “cosas rocosas”. Caementis es, por supuesto, la palabra que nos dio “cemento”.

Monte Vesubio se cierne sobre las ruinas de Pompeya.
Monte Vesubio se cierne sobre las ruinas de Pompeya.

Los antiguos romanos hicieron concreto de la misma manera que lo hacemos hoy. Hicieron cemento mezclando piedra caliza con agua. Para espesar la mezcla, agregaron la puzolana volcánica, rocas molidas y arena. En un estado semi-licuado, la mezcla se vertió en moldes de madera tallados para crear piezas de concreto lisas y resistentes.

Los romanos usaban concreto para construir rampas, terrazas y caminos. Verter la mezcla en moldes permitió a los romanos construir bóvedas, cúpulas y los arcos de los grandes acueductos del imperio. En el siglo II aC, los romanos comenzaron a hacer muros de hormigón y recubrirlo con mampostería de ladrillo, lo que hicieron por dos razones. En primer lugar, los antiguos romanos preferían la estética del ladrillo a la losa gris de hormigón sin adornos. Segundo, después del Gran Incendio de Roma en el año 64 DC que destruyó 10 de los 14 distritos de la ciudad, el concreto se reveló resistente al fuego, aunque no a prueba de fuego. El ladrillo exterior ayudó en ese sentido.

Lo que hace que el concreto romano sea tan impresionante es su capacidad para resistir la erosión sustancial, sobrevivir a los terremotos y resistir las olas rompiendo en el mar. Considere uno de los primeros grandes proyectos romanos.

El ascenso del concreto a la prominencia dentro del Imperio comenzó con la atrevida hazaña de ingeniería del puerto de Sebastos, en Cesarea, Israel. El año fue el 23 aC, un tiempo en el que el hormigón todavía era un material en gran parte no probado. El rey Herodes de Judea, cuya tierra era un territorio del Imperio Romano, quería mejorar la economía de su reino. ¿Qué mejor manera que construir un puerto en las costas del mar Mediterráneo? Fue la prueba perfecta de la resistencia del hormigón.

La construcción del puerto tomó ocho años. El resultado fue uno de los puertos más grandes del mundo, solo superado por el de Alejandría en Egipto. Los muelles y malecones estaban hechos de hormigón puro, probablemente bajado al agua con una grúa. Los buceadores, aguantando la respiración, se dirigieron al Mediterráneo para hacer ajustes en el posicionamiento de las estructuras. Una vez alineado correctamente, cada pieza pesada de hormigón fue aplastada. La ciudad de Cesarea terminó la construcción cinco años después de que se completara el puerto, y el próspero puerto le valió al rey Herodes el título de “Herodes el Grande”.

Más de 2.000 años más tarde, el puerto de hormigón todavía está intacto. Simplemente no puedes verlo desde la tierra. El puerto de Sebastos fue construido directamente encima de una falla . Los terremotos ocurrieron cada pocos siglos, causando que los muelles y diques se sumergieran lentamente bajo el Mediterráneo. Pero el puerto de Sebastos fue solo el comienzo. Los romanos continuarían erigiendo algunas de las estructuras de hormigón más famosas del mundo.

El Pico del Hormigón Romano

Después del incendio del año 64 dC y la muerte del emperador Nerón cuatro años más tarde, la guerra civil llegó a Roma. El ganador fue el general Flavio Vespasiano, más conocido como Vespasiano. Después de convertirse en emperador, se propuso construir el teatro más grande del mundo. Él lo llamaría el Anfiteatro Flavio, y podría albergar a más de 50,000 espectadores y proporcionar una visión completa de los eventos desde cada asiento. Fue el primer estadio del mundo. Hoy lo llamamos el Coliseo.

Coliseo romano
Puesta de sol sobre el Coliseo en verano.

El Coliseo romano es una estructura elíptica que mide 615 pies de largo y 157 pies de alto, con un área de base de aproximadamente 6 acres. Tiene 80 entradas, cuatro de las cuales fueron para VIP y una para el emperador. El Coliseo se completó hace 1.937 años, y se mantiene hoy como uno de los símbolos duraderos del Imperio Romano, y más literalmente como un testimonio de la resistencia del hormigón romano.

Sin embargo, el Coliseo no está hecho completamente de hormigón. Se pueden encontrar cantidades desproporcionadas de ladrillos y concreto en toda la arena. Las estimaciones de la cantidad de concreto han variado ampliamente, de 6,000 toneladas métricas a 653,000 toneladas métricas, de acuerdo con Concrete Planet . Sin embargo, cerca del 80 por ciento del concreto se usó para las fundaciones, por lo que es lógico pensar que 6,000 toneladas métricas están reduciendo la estimación significativamente. Pero es difícil decirlo con certeza. Después de todos los golpes, magulladuras, terremotos y rayos que la estructura ha sufrido en el transcurso de dos milenios, lo que nos queda hoy es solo un tercio de la construcción original.

Sin embargo, la estructura de hormigón más antigua y prístina de Roma no fue construida para la gente, sino para los dioses. Después de 1800 años, el Panteón es tan robusto como siempre. Los ingenieros que construyeron el gran templo de Roma estaban muy adelantados a su tiempo, tal vez incluso antes de nuestro tiempo.

Cúpula del Panteón en Roma.
Cúpula del Panteón en Roma.

El Panteón fue la creación del Emperador Adriano. Adriano siempre estaba intrigado por la arquitectura, y cuando se convirtió en emperador en el año 117 dC, quería construir la estructura más grandiosa del Imperio como un testamento de los dioses. Lo haría con la cúpula más grande que el mundo haya visto jamás.

Fue una empresa arriesgada. La cúpula del Panteón abarcaría 143 pies. Era el doble de ancho y alto que cualquier cúpula que se haya creado. El hormigón se vertió en un molde de madera curvado, una media esfera perfecta, apoyado sobre un andamio. Una vez que se quitó el andamio, las paredes solas tuvieron que soportar la presión del gigantesco techo de hormigón, que era inmenso incluso con el famoso óculo en el centro del domo que aliviaba parte de la carga.

Los ingenieros romanos construyeron esas paredes de concreto increíblemente gruesas y las cubrieron con ladrillos en el interior y el exterior. En el interior, los ladrillos fueron colocados para construir arcos de alivio para quitar el estrés de las paredes. Ocho bóvedas de cañón también alivian el estrés, creando galerías insertadas para que los fieles se paren ante las estatuas de los dioses. Se colocó una capa adicional de ladrillo en el suelo a lo largo del perímetro exterior del edificio.

En otras palabras, las paredes estaban tremendamente reforzadas, e increíblemente, la cúpula no. Los ingenieros de hoy en día no se atreverían a construir una cúpula no reforzada de ese tamaño. Tal estructura con el hormigón de hoy en día estaría en constante peligro de colapsar.

¿Cómo, entonces, Hadrian y sus ingenieros lo lograron? Ellos retocaron con las recetas concretas. La cúpula contenía un poco más de ceniza volcánica que roca para hacerla un poco más ligera, mientras que las paredes contenían mucho más agregado de roca para hacerlas pesadas y fuertes.

Pero hasta el día de hoy todavía no conocemos todos los secretos del Panteón. El texto más completo que sobrevive sobre concreto romano es Vitruvius’s On Architecture . Sin embargo, ese volumen es anterior a la construcción del Panteón en alrededor de 150 años. Cuando el Imperio Romano de Occidente cayó oficialmente en 476 dC, la receta del hormigón del Panteón se perdió en la historia.

Redescubierto de hormigón

Tomó alrededor de mil años para que el concreto volviera. Europa atravesó la Edad Media, y los antiguos textos romanos no fueron redescubiertos hasta el Renacimiento. Los ingenieros de Renaissance estudiaron Vitruvius’s On Architecture , pero sin conocimiento del misterioso material de construcción gris, los eruditos tuvieron dificultades para descifrar la terminología de Vitruvio. Solo un fraile italiano llamado Giovanni Giocondo pudo descifrar el código .

Giocondo se formó en arqueología y arquitectura, y notó algo impresionante sobre la caementis . Su resistencia a la intemperie sugiere que debe ser hidráulico, lo que significa que se endurece bajo el agua. Concreto, pensó Giocondo, debe ser replicado.

Y así Giocondo construyó estructuras que mezclaban cal y puzolana, como instruyó Vitruvio. Su primer intento fue el Puente Pont Notre-Dame original. Las casas se construyeron sobre el puente , pero unos 250 años después de que se completó la estructura, todo fue demolido. Las casas ponen demasiado énfasis en esta versión primitiva del concreto, y los esfuerzos de Giocondo pasarían a la historia como el único intento de crear concreto durante el Renacimiento. Pero grandes avances estaban en el horizonte.

En el siglo XVI, se descubrió trass -una ceniza volcánica similar a la puzolana- como un material útil para hacer herramientas en Andernach, Alemania. Un albañil intentó usar la ceniza en mortero de cal, una mezcla bastante similar al concreto , y aprendió que el material resultante era más resistente y resistente al agua. El resultado fue una reacción en cadena que condujo a la creación de cemento moderno.

En el siglo XVII, los holandeses comenzaron a vender trass a Francia y Gran Bretaña. El trass se usó para edificios que requerían propiedades hidráulicas. En constante conflicto y competencia, Francia y Gran Bretaña comenzaron los esfuerzos para crear sus propios materiales de construcción hidráulicos. Sin embargo, los británicos tenían la ventaja. Tenían a John Smeaton.

Retrato de John Smeaton por el artista R Woodman, 1833.
Retrato de John Smeaton por el artista R Woodman, 1833.

Smeaton es conocido como el padre de la ingeniería civil. Creó una fórmula para el efecto de la presión del aire sobre la velocidad de un objeto, que contiene el ” Coeficiente de Smeaton “. Y más de mil años después de la caída de Roma y la pérdida de los secretos del hormigón, Smeaton redescubrió cómo hacer cemento.

A mediados de la década de 1750, se encargó a Smeaton la construcción de un faro en una percha problemática en Eddystone Rocks, justo al sur de la costa de Inglaterra. Tres faros en el sitio habían sido destruidos. Uno no podría sobrevivir el invierno. El segundo colapsó durante un huracán. El último, que tenía un interior de madera, se incendió de la luz y se quemó hasta el suelo. Smeaton, hasta el desafío, estaba decidido a construir el faro más fuerte del mundo.

faro de Smeaton
Grabado del faro de Smeaton en Eddystone Rocks.

El ingeniero civil inglés experimentó con materiales hidráulicos conocidos. Rodó bolas de lima ( la versión cocida de piedra caliza ) y trass y los dejó caer en agua hirviendo. La lima en sí misma se disolvió, pero la lima que entró en contacto con el trass sufrió. Smeaton luego probó la piedra caliza de un pueblo llamado Aberthaw, dejándolo caer en el agua y una solución de ácido nítrico utilizada para separar los minerales. El experimento reveló que aproximadamente una décima parte de la piedra caliza de Aberthaw contenía arcilla. Smeaton tomó nota de la gran resistencia de este conglomerado de arcilla caliza. Hoy llamamos al mismo material cemento natural.

El faro fue construido entre 1756 y 1759 usando el mortero hidráulico lleno de cemento de Smeaton. Permaneció en las rocas Eddystone durante más de un siglo antes de que las rocas comenzaran a erosionarse. En 1882, el faro fue desmontado y reconstruido en Plymouth, Inglaterra.

Todo empresario en Gran Bretaña quería capitalizar el nuevo material de construcción. Para fines de comercialización, los fabricantes comenzaron a referirse a su cemento natural como “cemento romano”. El engaño en el negocio concreto seguiría, y en un golpe de suerte, conduciría a materiales aún más resistentes.

El hombre de la estafa

Joseph Aspdin era un albañil de Leeds, Inglaterra. En la década de 1820, caminaba por los caminos pavimentados de la ciudad y robaba ladrillos de piedra caliza. Fue multado dos veces, pero eso no impidió que el ladrón de piedra caliza se llevara los ladrillos para sus pruebas de ciencia de los materiales.

El registro histórico es un poco irregular, pero sabemos que Aspdin logró inventar su propia mezcla de cemento. Lo llamó “cemento Portland” después de la isla de Portland, revestida de piedra caliza. Al igual que el término “cemento romano”, el nombre “cemento Portland” se convirtió en un esquema de comercialización. Pero Joseph Aspdin no era el estafador, su hijo William.

Alrededor de esta época había una práctica de ingeniería común llamada mezcla de lechada, en la cual la piedra caliza en polvo (pero no horneada) se mezclaba con arcilla y agua. La mezcla se convirtió en una pasta. La pasta se horneó en un sólido y se trituró, convirtiéndolo en polvo de cemento. Si la pasta se hornea demasiado, el material resultante, llamado “clinker”, generalmente se desecha.

Un horno de cal conservado en Burgess Park, Londres.
Un horno de cal conservado en Burgess Park, Londres.
William Aspdin decidió probar los desechos no deseados de clinker. Cuando era joven, William dejó a su padre para buscar su propio camino en Londres. Él comenzó a sacar el clinker de las manos de los fabricantes de cemento. No tenía empleados, ni horno. Todo lo que hizo fue golpear el clinker con un martillo para romperlo. Una vez que el clínker se mezcló con los otros materiales de cemento, el resultado fue un nuevo cemento que, años más tarde, una firma independiente confirmaría que era dos veces más fuerte que el “cemento romano”.
Retrato de William Aspdin 
Retrato de William Aspdin

William Aspdin había creado un cemento que era mejor que el resto, y sin embargo, procedió a encontrar inversores que no sabían nada sobre la industria del cemento, mentirían groseramente sobre su producto al público, estafarían a sus socios y comenzarían de nuevo.

En una circular para su primera empresa de cemento, William se propuso establecer la validez de su producto no probado. Escribió que su cemento había existido durante años en el norte de Inglaterra, alegando fraudulentamente que su propio “cemento Portland” era la misma receta que su padre había desarrollado.

La firma de William logró comprar otra fábrica de cemento, pero dentro de un año la compañía se declaró en quiebra. William encontró nuevos inversores sin experiencia y comenzó una nueva empresa utilizando una de sus fábricas anteriores. Publicó más mentiras. Esta vez afirmó que el cemento Portland de su padre había existido desde 1821, y que fue utilizado en uno de los proyectos de construcción más agotadores de Inglaterra: el túnel del Támesis . Varios hombres murieron debido a las inundaciones durante el proyecto de construcción en ese entonces reciente. William afirmó que los trabajadores usaron cemento Portland para reparar los agujeros cuando el río se filtró en el túnel. La realidad detrás de estas historias es que los agujeros fueron remendados con arcilla, y en 1821, Joseph Aspdin todavía estaba robando piedra caliza de la calle.

Construcción del Túnel del Támesis, Londres, 1825-1843.
Construcción del Túnel del Támesis, Londres, 1825-1843.

Los registros sobre cómo terminó la segunda asociación de William también son escasos, pero su tercera empresa comercial está bien documentada. Un día, la junta directiva le concedió a William 300 GBP para invertir en la fábrica. William recibió instrucciones de comprar una máquina de vapor, y lo hizo por solo 80 GBP. El resto del dinero fue al bolsillo de William.

Al enterarse de que falsificó el recibo, la junta directiva investigó a William. Pronto supieron que los había estafado desde el principio. Él había malversado los fondos asignados a la empresa. Creó registros de empleados falsos y se llevó a casa los salarios. William estaba fuera.

Pero no por mucho. Rápidamente encontró otro inversionista y comenzó un cuarto negocio de cemento. Alrededor de esta época, en la década de 1850, las empresas competitivas intentaron descubrir la receta de su cemento Portland. Para ocultar su secreto de sobre-hornear la mezcla de cemento, William mostró diferentes productos químicos en el piso abierto de su fábrica para que todos lo vieran. Sin embargo, William finalmente dejó de pagar el alquiler en la fábrica y fue arrestado por deudas de larga data. Su cuarta asociación terminó. Se mudó a Alemania y pasó del negocio del cemento al negocio del cemento antes de caer y golpearse la cabeza. Murió en 1864 a los 48 años.

Un siglo y medio después, todavía usamos el cemento Portland de la estafa.

El nacimiento del hormigón moderno

A mediados del siglo XIX, la mayoría de los países industrializados fabricaban cemento Portland por su cuenta. Alrededor de este tiempo, los Estados Unidos, Gran Bretaña y Francia tuvieron la misma idea de aumentar la resistencia a la tracción del hormigón o su capacidad para resistir una fuerza ejercida. El concreto se puede verter sobre barras de hierro para formar hormigón armado.

En la década de 1880, un ingeniero con sede en California llamado Ernest Ransome comenzó su propia empresa de construcción. Ransome notó que el concreto reforzado tendía a agrietarse, y posteriormente se debilitaba significativamente. Decidió experimentar con las barras de refuerzo, utilizando varillas de hierro de 2 pulgadas para ver si se unían al concreto. El experimento fue un éxito. Ransome luego intentó torcer las barras de hierro de acuerdo con la forma deseada del concreto. Funcionó a las mil maravillas. El ingeniero llamó a su idea el sistema Ransome. Hoy lo llamamos barra de refuerzo, o barras de refuerzo, y los ingenieros modernos generalmente usan acero.

El primer edificio de hormigón armado de Ransome fue el almacén de Arctic Oil Company Works en San Francisco , terminado en 1884. Fue demolido alrededor de 1930. Ransome más tarde construyó Alvord Lake Bridge , la estructura de concreto reforzado más antigua del mundo, también en San Francisco. En 1903, la construcción se completó en el primer rascacielos de hormigón del mundo, el edificio Ingalls de 16

El edificio de Ingalls durante su construcción, Cincinnati, Ohio, 1903. El edificio, diseñado por los arquitectos Alfred O. Elzner y George M. Anderson, fue el primer rascacielos de concreto reforzado en el mundo.

La tecnología de Ransome lo sobreviviría. El famoso arquitecto Frank Lloyd Wright allanó el camino para el uso del hormigón armado en la arquitectura moderna. Debido a que el concreto se vierte en un molde, se puede formar en formas que incluso los albañiles más hábiles nunca podrían lograr.

El primer edificio de hormigón de Wright fue Unity Temple en Oak Park, Illinois. Trabajando con un presupuesto limitado, el único diseño tallado en el molde fue una decoración de inspiración maya en la parte superior del edificio. El hormigón se vertió en el molde y sobre la barra de refuerzo muy lenta y meticulosamente para garantizar que se asentara sin problemas. La construcción tuvo lugar entre 1905 y 1908. Gracias a su uso de hormigón armado, muchos consideran el Templo de Unity como el primer edificio moderno del mundo.

Fallingwater de Frank Lloyd Wright dentro de Bear Run Nature Reserve, Pennsylvania.
Fallingwater de Frank Lloyd Wright dentro de Bear Run Nature Reserve, Pennsylvania.

Wright se convertiría en el arquitecto preeminente de los Estados Unidos. Él incorporó el hormigón en muchos de sus diseños, y en 1935 el material fue utilizado liberalmente en tal vez su obra más famosa: Fallingwater en Mill Run, Pensilvania. Fallingwater no hubiera sido posible sin el concreto reforzado de Ransome. Con varios voladizos no soportados o vigas salientes, solo un material con una resistencia a la tracción increíblemente alta se mantendría. La idea detrás de Fallingwater era integrar perfectamente la humanidad y la naturaleza, y Wright logró hacer eso. El edificio es un Monumento Histórico Nacional de los EE. UU. Y se considera uno de los mejores trabajos de la arquitectura estadounidense en la historia.

Desde que Ransome desarrolló la barra de refuerzo perfecta, el concreto se ha utilizado para construir todo tipo de edificios monumentales y obras de infraestructura. En 1891, un hombre llamado George Bartholomew construyó la primera calle de concreto en Bellefontaine, Ohio. El puente del río Vienne en Chatellerault, Francia, construido en 1899, es uno de los puentes de hormigón armado más famosos del mundo. Los canales, como el Canal de Panamá, también están hechos de hormigón. Las fábricas, oficinas y búnkeres construidos durante las Guerras Mundiales usaron concreto. La presa Hoover, completado en 1936 para contener el poderoso Río Colorado, contiene 3,25 millones de yardas cúbicas de hormigón, con 1,11 millones adicionales utilizados para la planta motriz y las estructuras circundantes. El Sistema de Autopista interestatal estadounidense, que se construyó entre 1956 y 1992, también está hecho de hormigón armado. Algunos de los edificios más duros del mundo dependen de una base de concreto. Otros, como la Ópera de Sydney , se consideran símbolos de su país.

Y aún ahora, en esta jungla de cemento del siglo XXI, puede haber formas de mejorar el famoso material de construcción gris.

El futuro del hormigón

La barra de refuerzo hizo posible el mundo moderno. Pero en términos de longevidad, el concreto reforzado no puede competir con lo que los romanos usaban. La barra de refuerzo se oxida cuando cura el concreto circundante. Durante décadas, se oxida. La barra de refuerzo se expandirá lo suficiente como para poner grietas en el concreto. En general, el concreto moderno puede durar alrededor de un siglo sin grandes reparaciones o reemplazos, según Concrete Planet. La impresionante resistencia a la tracción de muchas de nuestras estructuras es solo temporal, y mantenerlas es costoso.

El agua de mar es particularmente dañina para las barras de refuerzo, ya que la sal corroe el acero en tan solo cinco décadas. El agua puede filtrarse de forma natural como pequeños agujeros y, finalmente, se forman pequeñas grietas en una estructura de hormigón. Los ciclos de congelación y descongelación también dejan grietas en las carreteras de concreto, y si bien la dispersión de sal disuadirá la formación de hielo, dañará la barra de refuerzo al igual que el agua de mar. Si tan solo pudiéramos replicar el concreto romano del puerto de Se bastos, ajuste concreto para el Panteón, la casa de los dioses.

Perforando una muestra de una antigua estructura de hormigón romana en Portus Cosanus, Toscana, en 2003.
Perforando una muestra de una antigua estructura de hormigón romana en Portus Cosanus, Toscana, en 2003.

Un informe reciente sugiere que es posible. Sabemos que la ceniza volcánica puzolana fue fundamental para la resistencia del antiguo hormigón romano, aunque todavía no hemos reconstruido la receta completa. En julio, los investigadores anunciaron que usarían cenizas volcánicas similares en la costa de California en un intento de resolver el antiguo misterio. El objetivo es realizar una ingeniería inversa del proceso que creó el hormigón más duradero de la historia.

El concreto romano no es solo impermeable, sino que se fortalece cuando entra en contacto con el agua de mar. Se cree que los cristales microscópicos crecen en el hormigón antiguo cuando se sumergen en el agua, por lo que es perfecto para estructuras como el puerto de Se bastos del antiguo Israel.

El concreto romano tiene una resistencia a la tracción más débil que el hormigón armado, como uno podría imaginar, pero su capacidad para resistir la erosión y la intemperie no tiene paralelo. Una combinación de la receta secreta de hormigón de Roma y las modernas técnicas de ingeniería de barras de refuerzo podrían permitir que el concreto revolucione la infraestructura y la arquitectura una vez más.

Tipos de concretos

El concreto es el material artificial más comúnmente utilizado en la tierra. Es un material de construcción importante utilizado ampliamente en edificios, puentes, carreteras y presas. Sus usos van desde aplicaciones estructurales, a paviours, bordillos, tuberías y desagües.

El concreto es un material compuesto, que consiste principalmente de cemento Portland, agua y agregado (grava, arena o roca). Cuando estos materiales se mezclan, forman una pasta procesable que luego se endurece gradualmente con el tiempo.

Hay varios tipos de concreto, que incluyen:

Concreto llano / ordinario

Este tipo de concreto es uno de los más utilizados, a menudo para la construcción de pavimentos y donde los edificios no requieren una resistencia a la tracción muy alta. Los componentes son cemento, arena y agregado, mezclados con agua, típicamente en la proporción 1: 2: 4.

Como no está reforzado, este tipo de hormigón no es adecuado para muchas estructuras, ya que es relativamente pobre para resistir las tensiones inducidas por las vibraciones, la carga del viento, etc.

Hormigón ligero

También conocido como hormigón celular, este es un material muy “fluido” y por lo tanto se puede verter fácilmente mediante el uso de la gravedad y se auto nivela. Normalmente se usa para construir losas de piso, paneles de ventanas y techos.

Los tipos de agregados que se utilizan para el hormigón ligero incluyen piedra pómez, escoria, esquistos expandidos y arcillas. Tiene una conductividad térmica muy baja, por lo general con un valor de k de alrededor de 0.3 W / mK, mientras que el concreto simple puede ser tan alto como 10-12 W / mK.

Hormigón de alta densidad

Este tipo de hormigón pesado tiene una densidad mayor que otros tipos y se fabrica usando rocas trituradas como agregado grueso. Ya que proporciona una buena protección contra los rayos X y la radiación, a menudo se utiliza en centrales nucleares plantas y otros tales edificios.

Concreto reforzado

El concreto reforzado (RC) es un compuesto versátil y uno de los materiales más ampliamente utilizados en la construcción moderna.

Para aumentar su resistencia total, las varillas de acero, alambres, mallas o cables se pueden incrustar en el concreto antes de que fragüe (o colocarse antes de que se vierta el concreto). Este refuerzo, a menudo conocido como barra de refuerzo, resiste las fuerzas de tracción, mientras que el concreto resiste las fuerzas de compresión (y es inherentemente débil para resistir las fuerzas de tensión). Al formar un fuerte vínculo entre sí, los dos materiales se combinan para resistir una variedad de fuerzas aplicadas, actuando efectivamente como un único elemento estructural.

Concreto prefabricado

Esta es una forma de concreto que se prepara, moldea y cura fuera del sitio, generalmente en un entorno de fábrica controlado, utilizando moldes reutilizables. Los elementos prefabricados de hormigón se pueden unir a otros elementos para formar una estructura completa. Normalmente se usan para componentes estructurales como; paneles de pared, vigas, columnas, pisos, escaleras, tuberías, túneles, etc.

Hormigón pretensado

El hormigón pretensado es un material estructural que permite tensiones de ingeniería predeterminadas en los miembros para contrarrestar las tensiones que se producirán cuando estén sujetos a la carga. Combina las propiedades de compresión de alta resistencia del hormigón con la alta resistencia a la tracción del acero.

En el hormigón armado, las tensiones son llevadas por el refuerzo de acero, mientras que el hormigón pretensado soporta la carga por tensiones inducidas en todo el elemento estructural.

Ahora se usa comúnmente para vigas de piso, pilotes y traviesas de ferrocarriles, así como estructuras como puentes, tanques de agua, techos y pistas de aterrizaje.

Hormigón reforzado con vidrio

El concreto reforzado con vidrio (GRC), o concreto reforzado con fibra de vidrio (GFRC), es un material de construcción que se usa comúnmente para formar paneles de revestimiento exterior.

GRC está compuesto de fibras de vidrio de alta resistencia y resistentes a los álcalis incrustadas en una matriz de concreto. Las fibras actúan como el principal componente portador de carga, mientras que la matriz circundante las mantiene en posición y transfiere la carga entre las fibras. Tanto las fibras como la matriz son capaces de retener sus identidades físicas y químicas, al tiempo que combinan sus propiedades para crear un compuesto de alto rendimiento.

Hormigón con aire

Esta es una forma de concreto simple que contiene burbujas de aire microscópicas que varían en tamaño desde unas pocas milésimas de pulgada de diámetro hasta unas pocas centésimas, y típicamente constituyen entre 4 y 7% del volumen total del concreto.

Las burbujas de aire crean cámaras para que el agua se expanda cuando se congela, aliviando así la presión interna sobre el concreto. Se fabrica introduciendo agentes que incorporan aire a medida que se mezcla el concreto, o usando cemento Portland que incorpora aire.

Hormigón autocompactante

La introducción del hormigón autocompactante (SCC) es considerada por algunos como uno de los avances recientes más importantes en la tecnología del hormigón. Es un concreto no segregante que puede fluir por su propio peso, extenderse, rellenar encofrados y encapsular refuerzos sin la necesidad de consolidación mecánica. Debido a sus excepcionales propiedades de flujo, SCC se usa predominantemente en la construcción de marcos de concreto complejo.

Hormigón inteligente

La tecnología del hormigón inteligente ofrece un método alternativo para controlar la salud de las estructuras de hormigón armado. Funciona agregando una pequeña cantidad de fibra de carbono corta al concreto con un mezclador de concreto convencional que modifica la resistencia eléctrica del concreto en respuesta a la tensión o el estrés. Esto se puede usar para monitorear el estrés o la tensión en estructuras de concreto, identificando posibles problemas antes de que el concreto falle.

El concreto inteligente es capaz de detectar fallas estructurales muy pequeñas y, por lo tanto, encuentra aplicación en el control de la condición interna de las estructuras, particularmente después de un terremoto.

La tecnología inteligente de concreto ha sido sometida a extensas pruebas de laboratorio, pero aún no ha llegado al mercado.

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