INTRODUCCION.-

La historia del concreto es la misma historia del hombre en la búsqueda de un espacio para vivir con la mayor comodidad, seguridad y protección posible. Desde que el ser humano supero la época de las cavernas, ha aplicado sus mayores esfuerzos a delimitar su espacio vital, satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después levantando construcciones con requerimientos específicos.

“La mayoría de la gente piensa que el concreto se ha estado utilizando durante muchos siglos”1 pero no es así. En efecto, los romanos utilizaron una especie de cemento, ellos encontraron un gran depósito de cenizas volcánicas arenosas, en algunos lugares la extensa Italia. Cuando se mezcló este material con algunos otros, como son la cal y agua, además de arena y grava, dejando endurecer la mezcla, se produjo una substancia rocosa que utilizaron en la construcción. Al pensar que este concreto fue diseñado hace mucho, podría pensarse que el concreto que se usó en aquellos años sería muy pobre, comparado con las mezclas que se usan hoy en día, que se utilizan en grandes puentes y construcciones que requieren cumplir normas muy específicas. Pero es todo lo contrario, muchas estructuras de concreto romanas siguen en pie hoy en día. Un gran ejemplo es el Partenón, que fue terminado en el año 126 de nuestra era. Incluso si nos vamos mucho más atrás, en el Antiguo Egipto, ya se utilizaba una especie de mortero de agua con un material cementoso, que usaban para pegar losas de piedra y bloques de sus tan impresionantes estructuras, que también hoy en día son una de las grandes maravillas del mundo.

Así la evolución de este material se fue dando durante todas las épocas de la humanidad, hasta convertirse en el principal material para la construcción de estructuras por todo el mundo, que en conjunto con el acero, crean construcciones impresionantes, pero no quiero divagar en lo que es el acero, ya que, aunque casi siempre ha trabajado en conjunto con el concreto, su evolución no ha sido tan impresionante, pero el analizarlo es una de los temas más extensos dentro de la Ingeniería Civil, y el entrar demasiado en el tema sería algo muy extenso , por lo cual el adentramiento al concreto reforzado con acero será de lo más sencillo y elemental. Pero no cabe de más decir que estos dos materiales como un conjunto forman la estructura perfecta, ya que las perfecciones de cada uno compensan las imperfecciones del otro, resistiendo en conjunto todo tipo de fuerzas que actúan sobre él y brindan una estructura de calidad y de seguridad

“Todos estos avances y las muchas investigaciones teóricas que se han dado, igual que las experimentales, en particular las últimas décadas, han creado un gran avance, creando un sinfín de teorías y normas”2

1 McCormac, Diseño del Concreto Reforzado 2005 p.33

2 Dr. Edward Nawy, Concreto: un Enfoque Básico 1989 p.45

ANTECEDENTES HISTORICOS DEL CONCRETO.-

El hombre, a lo largo de su historia ha intentado encontrar el lugar perfecto en el cual puedan desenvolverse libremente, donde se les permita realizar todas las actividades de una persona, como lo son comer, dormir, convivir, entre muchas otras. Además de un lugar que les brinde seguridad, y cuando entramos dentro de la palabra “seguridad” no podemos evitar pensar en un lugar el cual este echo de materiales muy resistentes, que puedan contra todas las fuerzas de la naturaleza y del hombre mismo. Así es como desde el principio de los tiempos, el hombre busco un refugio donde desarrollar todas estas actividades, y lo hizo dentro de cavernas de roca, las cuales eran frías, pero resistentes, después refugios de materiales como lo son troncos, ramas, hojas, de todo lo que los rodeaba, de barro, entre otros. Pero jamás era suficiente, siempre querían encontrar mejores materiales de construcción, algo que durara más tiempo, que no se degradara tan rápidamente y que fuera fácil de manejar.

“Antiguos constructores se imaginaban un material a la vez resistente y fácil de moldear a la figura que ellos deseasen.”3 Nos trasladamos hacia el antiguo Egipto, donde podemos apreciar que la mayoría de sus obras están construidas de piedra tallada, moldeada mediante técnicas que ellos mismo perfeccionaron, pero necesitaban algo con que adherir esas piezas que ellos creaban, algo que las uniera y que no fuera fácil despegarlas. Así es como mediante prácticas, encontraron un material, parecido a la tierra, que al agregarle agua, y dejarlo secar se endurecía, y permitía unir dos elementos, es lo que conocemos hoy en día como mortero. Pero en aquel momento no se desarrolló más sobre esto, y los elementos de piedra y barro, el cristal entre otros materiales, que perfecciono esta cultura dominaron la arquitectura egipcia, dejando de lado la vieja idea de crear un material de gran fluidez y resistencia, que pueda moldearse al gusto. Así es como la construcción fue avanzando, y dentro de las culturas mundiales, llego una que revoluciono al mundo entero, y sus aportaciones fueron gigantescas, ya que estas fueron en innumerables campos del conocimiento humano, una de los imperios más poderosos de la historia de la humanidad, que fue el Imperio Romano. Las grandes ideas de estas personas los llevaron a buscar mejores materiales para la construcción, que les permitieran tener uno que tuviera todas las características ya mencionadas. Encontraron un material el cual es llamado Puzolana, este fue encontrado antes del nacimiento de cristo. Encontraron grandes depósitos de cenizas volcánicas arenosas cerca del Vesubio, un volcán aun activo, además de otros lugares de Italia. Cuando mezclaron este material con cal viva y agua, además de arena grava, dejando endurecer la mezcla, se produjo una sustancia rocosa que utilizaron en la construcción, esta fue el primer antecedente conocido de un concreto.

3 Jorge Garza, Análisis histórico de la arquitectura: Antiguo Egipto 1988 p.125

ENFOQUE DEL USO DEL CONCRETO EN LA ANTIGUA ROMA.-

Posteriormente los romanos descubren la Puzolana, la cual le proporciona una característica muy importante al cemento, que es la durabilidad. Este nombre viene de la ciudad de Puzolana, ciudad de la bahía de Nápoles cercana al volcán Vesubio donde fue descubierto, y es un polvo fino conformado por cenizas volcánicas que otorga dos propiedades esenciales a la mezcla, alta resistencia y durabilidad contra los agentes externos como la erosión. Los romanos rápidamente mejoraron el material de concreto, con lo cual fabricaban las bases de los puentes. Más tarde se convierte en un material fundamental para la construcción de los famosos acueductos romanos, de los cuales algunos sobreviven hasta nuestros días; finalmente es utilizado en la construcción de edificaciones.

Vitrubio, ingeniero y arquitecto de la época, escribió 10 libros de ingeniería y arquitectura de la época, le dedica un capítulo completo a este novedoso material, definiendo al cemento como cierto tipo de polvo que por causas naturales produce resultados asombrosos. Esta sustancia al ser mezclada con arcillas, no solo otorga resistencia a los diferentes elementos de las edificaciones, sino que incluso en la construcción de pilas sumergidas en el mar. En su momento, Vitrubio se refería a las cenizas volcánicas, de las que los romanos tenían gran abundancia en las cercanías de Roma y Nápoles.

“Los grandes ingenieros romanos utilizaron eficientemente este material y prueba de ello, es que en la actualidad aún se mantienen erigidos, y en algunos casos particulares en Roma existen puentes que todavía prestan servicio, y que hace dos milenios eran vías de comunicación tanto para Cesar y Trajano.”(Livio, 1997)4

El Coliseo (75 80 DC) y el Panteón (118 126 DC),‐ ‐ “son obras emblemáticas construidas con este maravilloso material llamado concreto, y que han sobrevivido al paso del tiempo, soportando guerras, sismos, y otros embates de la naturaleza, sufriendo poco o ningún deterioro.”5 Estos dos ejemplos de la construcción de aquella época tienen dimensiones monumentales, que son patrimonio dela humanidad y que hoy en día miles de personas la visitan para admirar la gran ingeniería que se puso en estas obras, y en un sin número de otras replegadas por toda Roma

4 Livio, Tito. Historia de Roma desde su Fundación. 1997 Pg.1885 Plutarco, Mesto. Vidas Paralelas. 1985 Pg.4

Coliseo Romano Panteón de Roma

En ese momento el concreto empezó a dejar un legado de estructuras que aún hoy en día siguen de pie y con una resistencia comparable a las resistencias de edificaciones recientes. Se ha comprobado que este material, a pesar del paso del tiempo, aún conserva sus propiedades mecánicas cuando se le elabora en las condiciones adecuadas.

DESARROLLO DEL CONCRETO: EL CEMENTO PORTLAND.-

Después de esta gran civilización que revoluciono por completo la construcción, junto con su caída, también trajo la caída del concreto, ya que este dejo de utilizarse en gran parte del mundo por mucho tiempo, solo usándolo como material alternativo de algunas construcción, utilizándose materiales de acero y de arcilla, así como el cristal.

“No fue hasta el año de 1824 que el concreto volvió a dar un gran salto en su desarrollo que hasta la fecha aún no se ve fin”6 la creación del cemento Portland. John Aspdin patentó su proceso de fabricación. Desde esa fecha hasta el presente los materiales cementantes han mejorado notablemente en resistencia y uniformidad.

Procediendo en estas fechas, este cemento revoluciono la forma de construir, ya que aportaba mucha flexibilidad, y dejo de tomarse poco a poco, como un simple remplazante de algunas edificaciones, a ser el mejor material de construcción hasta hoy en día. Pero, por que le llaman Cemento Portland, y que es el Cemento Portland? El nombre se debe a la semejanza en aspecto con las rocas que se encuentran en la isla de Portland, en el condado de Dorset. Esta creado por aglomerados de muchas piedras calizas entre otros materiales ya más bien químicos. El proceso de fabricación de este cemento es el siguiente.

Primeramente la explotación de materias primas, que consiste en la extracción de las piedras calizas y las arcillas de los depósitos o canteras, las cuales dependiendo de sus condiciones físicas se hacen con los diferentes sistemas de explotación; luego el material se transporta a la fábrica. Luego se preparan y clasifican de las materias primas, una vez

6 Larson, Thomas. Concretos Portland. 1996 Pg.34

extraídos los materiales, en la fábrica se reduce el tamaño de la caliza siguiendo ciertas especificaciones dada para la fabricación. Luego pasan por un proceso llamado Homogenización, que consiste en mezclar las arcillas y calizas, que ya han sido trituradas. Se lleva a cabo por medio de bandas transportadoras o molinos, con el objetivo de reducir su tamaño hasta el orden de diámetro de medio milímetro. En esta etapa se establece la primera gran diferencia de los sistemas de producción del cemento. Después de esto se lleva la mezcla homogeneizada a hornos rotatorios a grandes temperaturas, aproximadamente a 1450°C. En la parte final del horno se produce la fusión de varios de los componentes y se forman gránulos de 1 a 3 cm de diámetro. Después viene el proceso de enfriamiento que consiste en una disminución de la temperatura para poder trabajar con el material. Este enfriamiento se acelera con equipos especializados. Hasta que finalmente se empaca y se distribuye, siendo unos de los cementos de mayor calidad en el mundo.

EL CONCRETO Y EL ACERO COMO UN CONJUNTO.-

“Después de pasar por varias etapas de estos materiales, como lo son el cemento, y su formación el concreto, el material tuvo tanto éxito que empezaron a crearse congresos, comités, institutos entre otros”7, que se dedicaban al mejoramiento de este material y su aplicación en la construcción, buscando la manera de que fuera todo lo que ellos querían, a partir de aquí fue cuando las normas empezaron a hacerse presentes.

Pero antes de entrar a esto, no hemos definido técnicamente que es el concreto. Me gustaría abordarlo ahora. Es un material compuesto empleado en construcción, formado esencialmente por un aglomerante al que se añade partículas o fragmentos de un agregado, agua y aditivos específicos, El aglomerante es en la mayoría de las ocasiones cemento, generalmente cemento Portland, mezclado con una proporción adecuada de agua para que se produzca una reacción de hidratación. Las partículas de agregados, dependiendo fundamentalmente de su diámetro medio, son los agregados (que se clasifican en grava, gravilla y arena). La sola mezcla de cemento con arena y agua (sin la participación de un agregado) se denomina mortero. Existen concretos que se producen con otros conglomerantes que no son cemento, como el hormigón asfáltico que utiliza betún para realizar la mezcla.

7 Larson, Thomas. Concretos Portland. 1996 Pg.23

Procesos para la fabricación del cemento Portland

Finalmente definido bien lo que es este material, después de años y años de desarrollo, se encontró la pareja ideal de este material creado con cemento, sería el Acero. En conjunto estos dos materiales, más bien el concreto cuando se le agrega el acero se le llama concreto reforzado. Estos materiales en conjunto son bases de todas las construcciones hoy en día está presente en todo tipo de construcciones, desde cimentaciones, columnas, castillos, losas, puentes, un sinfín de obras.

VENTAJAS DEL CONCRETO REFORZADO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION.-

El concreto reforzado es probablemente el material más disponible más económico para la construcción. Puede usarse en una u otra forma en casi todas las estructuras, grandes o pequeñas en edificios, puentes, pavimentos, presas, etc. El gran éxito de este material universal en la construcción puede explicarse si se consideran sus numerosas ventajas. Tienen una resistencia considerable a la compresión en comparación a muchos otros materiales, decimos que la compresión es la forma en la cual se le aplica fuerza al material comprimiéndolo, también tiene una gran resistencia al fuego y al agua, ya que los elementos pueden calentarse y no fallar, así también cuando hay caos con agua, este material es muy resistente. Podríamos decir también que las estructuras de concreto reforzado son muy rígidas, requieren de poco mantenimiento, y tienen una gran vida de servicio, bajo condiciones apropiadas, pueden usarse indefinidamente sin reducción de sus capacidades de carga, es prácticamente el único material económico disponible, y tiene la ventaja de que puede ser colado en una variedad de extraordinarias formas, además que sus agregados como lo son la arena, la grava entre otros, son en la mayoría de las veces, materiales que son de la región, y por lo mismo son mucho más económicos, y hace que la cantidad de cemento y acero de refuerzo, que es lo caro, se incluya en pequeñas cantidades. Finalmente se requiere mano de obra de baja calificación para su montaje, en comparación con otros materiales como el acero estructural.

DESVENTAJAS DEL CONCRETO REFORZADO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION.-

Para usar con éxito el concreto, se deben en tener en cuenta sus puntos débiles, así como sus puntos fuertes. El concreto por si solo tiene una baja resistencia a la tensión, por eso

requiere la ayuda del acero, se requieren cimbras para mantener el concreto en posición hasta que este fragüé, y todo este proceso consiste en crear marcos con materiales como madera, para la modelación del concreto, llamadas obras falsas, que en casos llega a ser muy cara.

Finalmente, una de las desventajas, desde mi punto de vista como estudiante, y por experiencia propia platicada con profesores expertos en el tema, es lo que se le llama como el “curado del concreto”. Este proceso se basa en aplicar humedad al concreto ya colado, para que este mismo pueda alcanzar su resistencia máxima.

¿Porque se le aplica más agua al concreto cuando este ya contiene y es esencial para su elaboración? La respuesta es, muchas veces los climas demasiado cálidos, hacen que el concreto pierda la humedad demasiado rápido, para ser más específicos el “agua” que se le agrega en su preparación, mediante la evaporación, esto evita que puedan alcanzar su resistencia máxima, por lo tanto, se le agrega más agua al concreto cuando este ya se encuentra en un punto medianamente sólido.

El punto al cual quiero llegar es que, esto no se hace mediante una norma, se hace totalmente a la suerte, a veces no se tiene el extremo cuidado, y esto ocasiona que el concreto seque completamente, y no llegue a su resistencia máxima, que a la larga, puede causar terribles fallos estructurales, o tal vez no terribles, pero muy antiestéticos. Esto podemos verlo en muros o banquetas de algunas ciudades, sobre todo de mi ciudad, que este tipo de fallas, están a la orden del día.

Algo que no toque antes, en su debido momento, pero que más que una desventaja, es igual un descuido normalmente de los trabajadores, es la cimbra que se le aplica a los elementos de concreto, que muchas de las veces, es de mala calidad, que pueden causar que los elementos que se quieren colar, queden incompletos, o también antiestéticos.

PROPIEDADES DEL CONCRETO REFORZADO.-

Las propiedades que presenta el concreto reforzado, son bastantes, ya que une las propiedades del concreto y del acero creando un elemento fuerte. Primeramente tenemos la resistencia a la compresión, esta prueba se realiza por medio de cilindros, rellenos de concreto, que duran 28 días sumergidos en el agua, esto con el fin que la resistencia que alcancen los especímenes por así llamarlos, sea la adecuada.

Para después someterlos a presión con unas prensas, las cuales aplicaran diversos tipos de fuerza a los cilindros, generalmente ellos deberán resistir una compresión a la cual estén diseñados, esto querrá decir que el concreto es adecuado para el uso que quiera dársele.

Después tenemos la resistencia a la tensión, que generalmente varía entre un 8% a 12% de su resistencia a la compresión. Una razón principal de la baja resistencia, es que el concreto contiene un gran número de grietas muy finas. Las grietas tienen poca importancia cuando el concreto está sometido a cargas de compresión, porque estas

ocasionan que las grietas se cierren y permitan entonces la transmisión de compresión. Es claro que este no es el caso para cargas de tensión.

Aunque la resistencia de la tensión normalmente de desprecia en los cálculos, es sin embargo una importante propiedad que afecta el tamaño y le extensión de las grietas que se presentan. Además, la resistencia a la tensión del concreto tiene un efecto reductor en las flexiones.

LA COLOCACION Y EL CURADO DEL CONCRETO.-

Las técnicas necesarias para la colocación del concreto dependen del tipo de elemento que será colocado: esto es, si una columna, una viga, un muro, para todo este tipo de elementos los moldes, llamados cimbra en mi país, deben de estar bien lubricados.

¿A que me refiero con esto? Pues a que estos deben de lubricarse con algún aceite, el cual impida la adhesión del concreto a la cimbra, y el momento de retirar, esta no tenga daño alguno, al igual que el elemento de concreto que previamente se colocó.

En el caso de las cimentaciones, sabemos que estas están en contacto con la superficie, por lo tanto estarán en contacto con la tierra, para evitar que estas dos se mezclen, lo que se utiliza es una capa de concreto “pobre” de muy poca resistencia, para que simplemente, el concreto reforzado de la cimentación, no esté en contacto con la superficie al momento de ser colocado.

“Para el curado del concreto, la hidratación del cemento se lleva a cabo en presencia de humedad y altas temperaturas en el ambiente, si la resistencia máxima no se cumple con el nivel de hidratación deseado se debe aplicar un porcentaje de humedad para evitar agrietamientos, existen varios métodos para la realización del curado del concreto.”8

Puede ser el riego continuo con agua, o la inundación de agua, cubrir el concreto con una película plástica permeable, o usos de compuestos químicos que aceleran el fraguado del concreto, para que este alcance su resistencia máxima sin antes perder la humedad óptima.

LA ACTUALIDAD DE LA CONSTRUCCION, UN ENFOQUE PERSONAL.-

Estamos en el año 2014, casi el año 2015, y veo concreto por todos lados, es más que evidente que está a la orden del día, es el elemento de construcción esencial, desde cimentaciones, zapatas, columnas, castillos, muros, bloques, losas, de todo, donde sea

8 Dr. Edward Nawy, Concreto: un Enfoque Básico 1989 p.43

está presente al igual que su amiga más cercana, el acero, cada vez se desarrollan más tipos de cemento que abren las puertas a nuevos concretos con nuevos agregados, nuevos tipos de arena más refinada, o más granulosa, una mejor grava con nuevo tipos de piedra, diferentes arcillas que agregan más resistencia, en fin, demasiados tipos de materiales diferentes, que no se les ve un fin de algún día llegar al límite, que el material no se pueda mejorar, que alcancemos la resistencia máxima, la dureza o como quieras verlos, el hombre no tiene límites, en ningún enfoque, siempre quiere tener lo mejor, y eso nos ha impulsado a seguir mejorando, pero sacándolo del enfoque de la construcción, en cualquier otro aspecto, el hombre sigue perfeccionando todo, los conocimientos, la ciencia, la robótica, y demás.

Regresando a la construcción y al desarrollo de materiales, el humano no parara, no sabe hacerlo siempre querrá lo mejor, y llegara el día, en el que construir en la tierra no sea suficiente, va a querer irse más allá, hasta llegar a las nubes, a la luna, a marte, júpiter, el mismo espacio, la ingeniería civil no tiene límites, mientras el hombre este ansioso de conocimiento, y enfrente tenga cosas que en el momento no son posibles de crear, él va a mejorar.

BIBLIOGRAFIAS.-

1. McCormac ,Jack (2005)Diseño del Concreto Reforzado 5ta Edición, Alfaomega, Mexico

2. Nawy, Edward (1989) Concreto: un Enfoque Básico, Pretince Hispanoamerica, Mexico

3. Garza, Jorge (1988) Análisis histórico de la arquitectura: Antiguo Egipto, Emprado, Chile

4. Livio, Tito(1997). Historia de Roma desde su Fundación. Goufree , Italia

5. Plutarco, Mesto (1985). Vidas Paralelas. Emporio, Francia

6. Larson, Thomas. Concretos Portland. 1996 EUA, EDITORIAL PHENOM

7. http://www.historialuniversal.com/2010/08/antigua-civilizacion-romana.html

8. http://www.arteespana.com/historiaantiguoegipto.htm

9. http://www.arqhys.com/construccion/reforzado-concreto.html

10. http://www.monografias.com/trabajos-pdf/elementos-concreto-reforzado/elementos-concreto-reforzado.pdf

11. http://elconcreto.blogspot.mx/2009/05/el-concreto-reforzado.html

INDICE.-

1. INTRODUCCION.- …………………………………………………………………………………………….………...…...1

2. ANTECEDENTES HISTORICOS DEL CONCRETO.- ……………………………………………………………....2

3. ENFOQUE DEL USO DEL CONCRETO EN LA ANTIGUA ROMA.- …………………………………..……3

4. DESARROLLO DEL CONCRETO: EL CEMENTO PORTLAND.- ………………………………………………4

5. EL CONCRETO Y EL ACERO COMO UN CONJUNTO.-…………………………………………………………5

6. VENTAJAS DEL CONCRETO REFORZADO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION.-…………...6

7. DESVENTAJAS DEL CONCRETO REFORZADO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION.-……..7

8. PROPIEDADES DEL CONCRETO REFORZADO.-………………………………………………………………….7

9. LA COLOCACION Y EL CURADO DEL CONCRETO.-……………………………………………………………8

10. LA ACTUALIDAD DE LA CONSTRUCCION, UN ENFOQUE PERSONAL.-………………………………9

11. BIBLIOGRAFIA.-……………………………………………………………………………………………………....……10

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA PAZ

FUNDAMENTOS DE INVESTIGACION

CUAUHTEMOC MARQUEZ BURGOIN

INGENIERIA CIVIL

JOSE RODOLFO ESCOBAR MELCHOR

EL CONCRETO: ANTECEDENTES, DESARROLLO Y SU APLICACIÓN HOY EN DIA.

DICIEMBRE 2014