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TECNOLOGIA DEL CONCRETOHISTORIA
ING RICHARD REYMUNDO GAMARRA
ROMA @1900PLINIO Romano quien se refiere a las proporciones de un aglomerantes empleado en la construccion de cisternas romanas “CINCO PARTES DE ARENA DE GRAVILLA PURA,DOS DE CAL CALCINADA MAS FUERTE Y FRAGMENTOS DE SILICE”.
Los griegos y los romanos usaban material puzolanico mezclado con cal para preparar morteros hidraulicos o concret.
Las mas famosas construcciones romanas,fueron hechos de ladrillo roto,cal y puzolana,primera dosificaciones ejm el Panteon de Adriano.
En 1756 El Ingles JOHN SMEATON elabora un mortero para trabajar en agua de mar para la construccion del FARO POBLADO DE EDDYSTONE, “ dos medida de cal cocida o apagada , en forma de polvo seco ,mezclado con una medida de una tufa volcanica y ambas bien batidas en forma conjunta hasta lograr la consistencia de una pasta usando poca agua como sea posible.
En 1824 Joseph Asphin y I. C. Johnson, patenta el denominado cemento portland estableciendo que estos deben ser fabricado combinando materiales calizos y arcillosos en proporciones determinadas ,calentando el material en un horno ,y pulvirezando el producto hasta conseguir un polvo muy fino.
En 1892 El frances FERET ,establece los primeros principios modernos para el proporcionamiento de mezclas de mortero o concreto. (cemento,aire y agua) ,define el papel de los poros en la mezcla de concreto.
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DE 1900 @ 1940En 1907 Los norteamericanos FULLER y THOMPSON, en una publicacion define el estudio de la densidad del concreto y el como lograrlo aplicando la curva de fuller . Esto permite obtener conceto de maxima densidad seleccionando proporciones con la granulometria del agregado.(la experiencia demostro que estas mezclas son asperas y poca trabajables –compactacion vigorosa)
En 1918 DUFF ABRAMS, despues de un programa de investigaciones ,desarrolla un procedimiento para el proporcionamiento de mezclas de concreto “ Ley de relación agua-cemento” o Ley de Abrams.
En 1923 El norteamericano GILKEY observa la ley de abrams ,sostiene que el agregado no es un material inerte de relleno,(en 1960 se valida su teoria).
En esa epoca EDWARDS y YOUNG , estudian el area superficial del agregado como medida de la granulometria y de los requisitos de cemento y agua de un concreto.
En 1921 TALBOT y 1923 RICHART, determinan procedimientos “para disenar mezclas de concreto para diferentes densidades y resistencias , se ha encontrado emplear el volumen absoluto de los ingredientes. Introduce el concepto de b/bo para relacionar el volumen de agregado grueso y compactado al volumen del concreto.
De 1926 a 1930 Boloney y Weymouth desarrollan teorias en funcion a la granulometria para desarrollar los concretos.
En 1938 se concluyen que la incorporacion voluntaria de aire a la mezclas en forma de burbujas de diametro pequeno mejora significativamente la durabilidad del concreto frente a los procesos de congelacion y deshielo.
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DE 1940 @ 1990En 1942 se incorporan conceptos sobre el papel del agregado ,empleo de puzolanas y el uso de aditivos en las mezclas en diversos paises.
HENRY KENNEDY, elabora el proporcionamiento basado en la relacion agua/cemento y el modulo de fineza de la combinacion de agregados.
W.F. KELLERMAN,encuentra “ para un contenido de cemento dado y una arena determinada debera emplearse una relacion b/bo.
En 1944 el ACI atravez de su comite ACI 613-44 recomienda los pasos para el diseno de mezcla de concreto por el metodo de volumenes absolutos.
En 1952 , se utiliza por primera vez cenizas ,provenientes de la combustion del carbon ,como material de reemplazo de una parte de cemento, con la finalidad de reducir la velocidad de generacion de l calor en estructuras masivas.En 1954, ACI atravez de su comite 613 reemplaza al ano 1944 el cual incluye el diseno de mezcla con y sin aire incorporado.
En 1960, El grupo de WALKER propone para la proporciones de mezclas , seleccionar el porcentaje de agregado fino en el agregado total atravez de una tabla en funcion de contenido de cemento y tnmax.En 1963 GILKEY, establece que tambien es importante la relacion cementos/agregados, granulometria,dureza ,resistencia ,perfil ,textura superficial y tmax.A partir de 1963 , se desarrollan concretos con adiciones de fibras de acero y fibras de vidrio, este decubrimiento obliga nuevas tecnicas de diseno.
En esta decada de los 60, se desarolla los aditivos acelerantes y plastificantes ,incorporadores de aire,retardadores y acelerantes de fragua ,impermeabilizantes ,inhibidores de corrosion ,fungicidas,etc. Por lo que los disenos de mezclas entran a una etapa experimental realizado en laboratorio.
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En 1965, se desarollan cementos combinados ,los concretos pesados , los concretos por encima de 700 kg/cm 2, concretos arquitectonicos y coloreados.
En 1970 , los invstigadores define que las resistencias mas altas son para los menores tamanos maximos de los agregados gruesos con a/c cte (mezclas ricas 1/2 “ a 3/8”,mezclas medianas 3/4” a 1 1/2 ” , mezclas pobres con tamanos maximos mayores.
En decada de los 70 el ACI en su publicacion ACI 211-71 hasta el ano 1985 ha experimentado diversas modificaciones con respecto a la seleccion de proporciones de concreto.
Entre 1965 y 1991 ha evolucionado mucho el concreto. No dejando de obtener concreto que cumpla con todos los requisitos establecid por el ingeniero proyectista .
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La primera generación de las construcciones elevadas de concreto
El empleo del concreto de alta resistencia se desarrolló inicialmente en la ciudad de Chicago, permitiendo edificios de concreto armado de gran altura como los siguientes:
• Hotel Executive House, Chicago, 1959, 113 m.• Marina City, Chicago, 1962, 180 m.• La Torre Lake Point, Chicago, 1963• One Shell Plaza, Houston, 1970, 210 m.• Water Tower Place, Chicago, 1975, 262 m.• 311 South Wacker Drive, Chicago, 1988, 288 m.
Un factor determinante fue el empleo de aditivos químicos, que se desarrolló en los EE. UU. en la década de 1960‐1970, a raíz de la primera norma de la American Society for Testing and Materials (ASTM) sobre dichos productos (1962) y la Guía de Buenas Prácticas que elaboro el ACI(19641969).
La composición del concreto utilizado en la construcción del Edificio River Plaza, en Chicago,fue la siguiente:
kg/m3Agua 196Cemento 506Puzolana (como ceniza volante) 60Agregado grueso (1/2 a 1 pulgadas) 1.030Arena 617
Se utilizaron aditivos y reductores de agua. El concreto tuvo un asentamiento de 115 mm. La resistencia alcanzada a los 28 días fue de 650 kg/cm2, y a los 90 días, de 790 kg/cm2.
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El Edificio Scotia Plaza, construido en Toronto, en 1988, es el primero que utilizó concreto dealta performance con microsílice y llegó a resistencias de 90 MPa a los tres meses. Laformulación del concreto fue la siguiente:
Kg/m3Agua 145cemento; tipo I 315escoria 137microsílice 36agregado grueso 1 030agregado fino 745superplastificante 5,9 Lreductor de agua 9 00 cm3
Composición de los concretos
Básicamente, los concretos de alta resistencia se producen controlando los siguientes parámetros: obtener morteros de la más alta resistencia posible; maximizar la adherencia entre el agregado grueso y el mortero; seleccionar los agregados con la más alta resistenciaposible; altos dosajes de cemento, entre 400 y 600 kg/cm3; utilización de puzolanas, escoriasy, especialmente, microsílice; relaciones agua‐cemento del orden de 0,3; arenas, generalmente gruesas, de un módulo de fineza de 3 a 3,2; agregados gruesos, muy resistentes, de tamaño máximo de ½ a 1 pulgada. Se introducen superplastificantes y retardadores de fragua
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El UHPC está basado en el principio de minimizar defectos como las microfisuras y los vacíos, para lograr un mayor porcentaje de la carga última potencial e incrementar sustancialmente la durabilidad.Al generar un mezcla mucho más densa, a través de la eliminación de los agregados de mayor tamaño y la optimización de la masa granular, se obtiene una matriz con alta fuerza de compresión por encima de los 1800 kg/cm2. Si a esto se agrega la aplicación de un tratamiento de curado mediante calor, se obtienen mejora de la microestructura del material e incremento de la resistencia a la compresión hasta más de 2000 kg/cm2. Este tratamiento de calor hace que a partir de este momento el material sea estable y exhiba sólo tensiones diferidas menores.
Ultra high performance concrete-UHPC)
El puente de Seonyu en Seúl, Corea de Sur, también llamado “Puente Peatonal de la Paz”, es la primera estructura construida totalmente con UHPC. Inaugurada a mediados del 2002, comunica la ciudad de Seúl con la isla de Seonyu en el río de Han
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EN EL PERULos materiales aglomerantes o cementantes en el Perú datan del siglo XVI, en la Colonia, en la que los españoles implantan los conocimientos técnicos europeos a Lima. “…en las construcciones coloniales, generalmente de dos pisos, los cimientos eran de piedra grande de rio amarradas y con mezcla de cal y arena lo que se denominaba el calicanto”. “…según la tradición limeña cuenta que el puente de piedra sobre el rio Rímac Iniciado en el año 1608 y concluido en el año 1610, y que aun existe, se edifico agregando al mortero de cal y arena huevos frescos en gran cantidad para mejorar sus propiedades resistentes, en lo que constituiría unos de los intentos mas precoces y pintorescos en el empleo de aditivos en país”
En el Peru los primeros barriles de cemento llegaron en 1850, se uso para la construccion de cimentaciones y mejorar los acabados de estructuras.
Conviene destacar los criterios sobre construcción portuaria que en 1913 el lng. J. Krauss consideró apropiados para su aplicación en el Perú. "La composición del concreto armado por metro cúbico, será de 130 Kilogramos de fierro con 425 kilogramos de cemento portland (2% barriles de 170 kilogramos), 0.50 metros cúbicos de arena y 0.80 metros cúbicos de cascajo o de piedra chancada. Si fuere que se usara agua del mar, sería preciso reemplazar una parte del cemento portland por tras, materia puzolánica proveniente de algunas localidades de Francia y Alemania y cuyo uso puede recomendarse, en general, para obras marítimas
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El año 1915 cuando llega al Perú la compañía constructora norteamericana Foundacion Co. Para ejecutar entre muchos proyectos el terminal marítimo del Callao y la pavimentación de Lima. Es esta compañía la que trae los primeros hornos para la fabricación del cemento con lo que se inicia la tecnología del concreto local.
En el año 1916 la compañía peruana de cemento portland compra los hornos a la Foundacion e instala en el Rímac la primera fábrica de cemento comercial del Perú (compañía peruana de cemento portland) empleando materia prima de Atocongo. Entre 1955 y 1975 se crean las fabricas de cemento Chilca, Lima, Andino, Chiclayo, Pacasmayo, Sur y Yura, que van desarrollando diferentes tipos de cemento.
En los años 50´ se consolidan las grandes empresas constructoras nacionales y se establece en Lima la primera empresa de concreto premezclado
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El diseño moderno de las estructuras de concreto armado en el Perú, comenzó en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica en 1937, cuando la primera promoción estaba en 5° de Ingeniería Civil, y el profesor Ing. Ricardo Valencia enseñó el curso de Concreto Armado con el Reglamento ACI-318-36.
Anteriormente se diseñaba con el Reglamento Francés de 1909 de acuerdo al curso que enseñaba el Ing. Romero Sotomayor en la Escuela de Ingenieros. Con este Reglamento se diseñaron casas y pequeños edificios. Obras importantes como la chimenea de la Oroya se hicieron con planos hechos en Estados Unidos.
Por los años 20 se construyeron algunos edificios por empresas extranjeras como la de Fred T.Ley como el Hotel Bolívar, el Palacio de Gobierno, el Edificio Wiese, la CASA OESCHSLE 1, que años después tuvo una obra muy importante Por los años 40 se le agregó un 2do sótano ,lo que constituye un reto y una obra muy interesante de calzaduras, el Teatro Forero, el Banco Italiano, para el que se trajeron maestros de Italia, que luego se quedaron en el Perú, el Edificio Raffo construido por Vargas Prada y Payet, etc.
Una obra de concreto armado muy importante construida en 1920/21 para la Foundation Co fue la Autopista de la Av. Del Progreso, hoy Venezuela, de concreto armado, que a pesar de haber sido diseñado para los camiones de es aépoca (1 a 2 tons) hasta ahora está muy bien.
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En el periodo 1970‐1980 se construyó la torre del Centro Cívico, de 102 m de altura, con 34 pisos. En esta ocasión, se utilizaron concretos de resistencia de 420 k/cm2 y 280 k/cm2, empleando aditivos reductores de agua.
EDIFICIOS ALTOS EN LIMA 2009
En la actualidad se ha proyectado y se encuentra en proceso de construcción las estructuras de concreto armado, que deberá constituir la de mayor altura en la ciudad de Lima. El edificio Hotel Westin Libertador Lima, ubicado en la Av. Javier Prado distrito de San Isidro, con una altura de 118 m. y la Torre del Intercambiador de Calor de la Planta de Atocongo de Cementos Lima S.A., con una altura de 141 m.
El concreto usado en este proyecto varía desde 420 kg/cm2 hasta 280 kg/cm2. Las placas y columnas tienen 420 kg/cm2 desde el quinto sótano hasta el piso 9. Luego, desde el piso 10 al 20 se tiene un concreto de 350 kg/cm2 y se continúa hasta el último piso con 280 kg/cm2
El concreto usado en este proyecto varía desde 500 kg/cm2 hasta 350 kg/cm2. Las placas tienen 350,420 y 500 kg/cm2
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Es una realidad que en nuestras Universidades, se dicta generalmente durante la formación del Ingeniero Civil sólo un curso de Tecnología del Concreto, y algunas veces dentro de un curso global de "Materiales de Construcción", pese a que es el concreto el material con el que debe enfrentarse casi a diario el profesional de la Construcción. Sin embargo, se insiste en instruir al futuro Ingeniero con métodos de Calculo y Diseño estructural cada vez mas complejos y refinados, que si bien son fundamentales, en la mayoría de los casos pierden su eficacia y trascendencia, cuando en la obras se suman los errores y deficiencias, por desconocimiento de los conceptos que gobiernan el producto final.
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