Tecnología delconcretopremezclado

Ingeniero César Constaín Van­Reck

En las últimas décadas se ha estado dando unfenómeno migratorio de la población rural hacia lasciudades en todo el mundo. En 19501 había 83aglomeraciones urbanas con más de un millón dehabitantes; para 1970 la cifra era de 165, en 1996creció aún a 336 y se espera que en el año 2015 haya527 aglomeraciones urbanas con más de un millón dehabitantes. De éstas, 16 tienen más de 10 millones dehabitantes.

En 1998, la población mundial alcanzaba la cifra de5,900 millones de humanos y se espera que en el año2050 la población sea de 8,900 millones. Así mismo,en 1996, 46 por ciento de la población mundial vivía enzonas urbanas y se estima que en el año 2030 estacifra ascenderá a 61 por ciento.

México no está exento de esto; en 1950, 42 por ciento

de la población1 era urbana, mientras que en 1990 este

Resumen

Luego de exponer las causas de losprincipales deterioros que puedesufrir el concreto premezclado yseñalar la manera de evitarlas aldiseñar el material, el autor hacehincapié en la necesidad de que lasempresas productoras investiguen lamanera de resolver los problemasintrínsecos del concreto y da aconocer algunos desarrollosrealizados en el Cidetec, el centrode investigación de Cemex.

de la población1 era urbana, mientras que en 1990 estevalor ascendió a 64 por ciento y se espera que en 2010la población urbana representará 82 por ciento del total.

Actualmente, 25 por ciento de la población de Méxicoestá concentrada en 2 por ciento del territorio nacional,representado por las zonas conurbadas de Monterrey,Guadalajara y el Distrito Federal.

Como se puede ver en las cifras anteriores, losproblemas en la calidad del servicio serán cada vezmás y más importantes en la industria del concretopremezclado. Para poder seguir siendo competitivas,las compañías productoras de concreto tienen ytendrán que recurrir al uso de sistemas que lespermitan mantener un nivel efectivo en el suministro desus productos.

Actualmente, el grupo Cementos Mexicanos haorganizado su flotilla de camiones revolvedor bajo elcontrol de una central; de forma tal que cada unidadmoto­revolvedora está equipada con una computadoraenlazada vía satélite con los sistemas decomunicación, permitiendo a los conductores informarconstantemente su ubicación y estatus.

Estas unidades revolvedoras están conectadas con elcentro de operaciones, diseñado para hacerse cargoinmediatamente de los pedidos de concreto. Estesistema, operado por despachadores centrales, elige lacombinación óptima de camiones revolvedores yplantas dosificadoras para atender cada pedido, conbase en un constante flujo de información en tiemporeal acerca de las condiciones de tránsito, unidades yplantas disponibles, localización de la obra,especificaciones del pedido y el historial del suministrodel pedido.

Adicionalmente al logro de la lealtad de los clientes,con el apoyo de los empleados, el nuevo sistema haelevado la eficiencia al punto de incrementar laproductividad del equipo móvil en 30 por ciento.

Otro de los aspectos que sin duda están cobrando unpapel muy importante en la industria del concretopremezclado, al igual que en otras áreas del quehacer

premezclado, al igual que en otras áreas del quehacerhumano, es el tema ecológico. Cada vez son másestrictos los controles que se requieren implementarcon objeto de prevenir daños al medio ambiente.

Dentro del grupo Cementos Mexicanos se difunden lostemas ecológicos en las publicaciones internas. Con elfin de remarcar la importancia de cuidar el medioambiente y crear una cultura ecológica, en las plantasdosificadoras se han implementado diversos sistemasque permiten controlar los aspectos que puedensignificar daño para los empleados, la comunidad y elmedio ambiente.

Estos sistemas incluyen fosas de lavado ydecantación en donde se trata de evitar que toda elagua sobrante del proceso de elaboración del concretocontamine el medio ambiente; captadores de polvo, loscuales impiden que las partículas que se generan en elproceso rebasen los límites de la planta, e inclusivedentro de las propias instalaciones se evita tenerpartículas suspendidas. Así mismo, para lograr que elruido no sea perjudicial, las instalaciones se crean conlas dimensiones necesarias y se establecen sistemaspara impedir su propagación al exterior.

Paradigmas

Por décadas el parámetro para la evaluación delconcreto en estado endurecido ha sido la resistencia ala compresión;sin embargo, los resultados de esto hansido que actualmente se estime en 13 mil millones depesos el monto necesario cada año para la reparaciónde estructuras de concreto en México.2 Es importantemencionar que, en la gran mayoría de estasestructuras dañadas, los concretos empleadoscumplieron con las especificaciones en cuanto a laresistencia a la compresión. Esto nos ha mostrado quela resistencia a la compresión no es el único requisitoque se le debe pedir al concreto; por cierto, es sólo elrequisito mínimo. Junto con su cumplimiento se debedar también la uniformidad del concreto, ya que éstepuede estar cumpliendo con la resistencia a lacompresión especificada pero con una granvariabilidad, lo cual no es deseable por los problemas

variabilidad, lo cual no es deseable por los problemasconstructivos y de comportarniento estructural que nospuede provocar el tener en una misma estructuraconcretos con diferentes resistencias a la compresión,con la única caracteristica de tener una resistenciamínima especificada.

Mas alli del f‘c

Durante muchos ahos, y aún en la actualidad, se haconsiderado que el concreto es un material quemantiene sus propiedades durante toda su vida útil.Así mismo, se consideraba que los agregados eraninertes, es decir, que no reaccionaban química yfísicamente ante ningún compuesto o materia. Sinembargo, la experiencia ha mostrado que esto no esasí.

Típicamente, el único requerimiento que se exige a losagregados es que su granulometría esté dentro de lascurvas especificadas en las normas de calidad. Porello, en ocasiones es posible Ilegar a tener agregadosque, a pesar de cumplir con este requisito, presentenpicos en su granulometria, lo cual puede contribuir atener concretos con características físicas que, enestado fresco, contribuyan a la segregación y elsangrado, y en estado endurecido, a la altapermeabilidad.

Sanidad

Otro factor importante es el grado de alteración de lascaracterísticas físicas y químicas del agregado debidoa procesos de erosión e intemperismo. Estasalteraciones provocan un daño en la dureza, densidad,porosidad y composición mineralógica de losagregados, entre otras características, lo cualrepercute en la calidad final del concreto.

Por tal motivo, se debe Ilevar a cabo un estrictocontrol de calidad sobre la sanidad de los agregados.Dicha sanidad tiene que ser evaluada mediantepruebas, tales como las indicadas en las referenciasNOM C­75, ASTIM C­331, ASTM C­142, ASTM C­535,ASTM C­131 y ASTM C­295, entre otras.

Esto es necesario porque, en ocasiones, se puedetener un agregado que esté libre de materialescontaminantes, con una adecuada granulometría, perocuyo uso no sea recomendable para la fabricación deconcreto ya que tarde o temprano provocaría algúndaño en la estructura de concreto, por ejemplo, pop­out, reacciones quimicas entre la pasta y el agregado,etcétera.

Reacción álcali­sílice

La combinación del cemento con el agua en el senodel concreto genera un medio altamente alcalino dondelas partículas de agregado se encuentran inmersas. Enestas condiciones, algunos agregados reaccionanquímicamente con el medio de contacto, dando lugar ala formación de un gel que, al absorber agua, seexpande y crea presiones capaces de desintegrar elconcreto. Estas reacciones químicas, denominadasgenéricamente álcali­agregado, han sido causa deldeterioro prematuro de importantes estructuras deconcreto en diversas partes del mundo.3

La reacción álcali­sílice, que es un tipo de reacciónálcali­agregado, inicia cuando los hidróxidos alcalinos(NaOH, KOH) presentes en el fluido de poro delconcreto atacan la superficie de los minerales siliciosen el agregado, formando un gel y ocasionando unaalteración de la superficie del agregado, conocidacomo borde de reacción. El gel resultante tiene unagran afinidad con el agua y, consecuentemente, unatendencia a incrementar su volumen. El gel expandidoejerce una presión interna que es suficiente parafracturar el concreto.4 A estos factores se suma untercero, representado por la humedad, que más bienfunge como un agente catalizador de la reacción.También hay que tomar en cuenta las proporciones enque se hallan los elementos participantes.

El mayor riesgo de que se produzca una reaccióndeletérea ocurre cuando se reúnen tres condiciones enel concreto:3

1.El uso de un cemento portland de alto contenido de

1.El uso de un cemento portland de alto contenido deálcalis (más de 0,60 por ciento expresado comoNa2O); particularmente si el contenido de álcalis en elconcreto excede los 3 kg/m3.

2.El empleo de agregados que contengan rocas yminerales reactivos con los álcalis en las proporcionesque resulten críticas para cada tipo de roca o mineral.

3.La exposición de la estructura de concreto enservicio a un medio de contacto húmedo;principalmente cuando se producenalteraciones de humedecimiento y secado, odisipación de humedad a través del concreto.

Debido a que en ocasiones es imposible sustituirel agregado reactivo porque con frecuencia noresulta económico, es necesario someter a pruebalos agregados seleccionados para producir concreto.Se recomiendan los análisis y estudios siguientespara identificar y verificar el carácter reactivo de losagregados con los álcalis:

2 Análisis petrográfico.

3.Determinación de la reactividad álcali­agregadomediante el Método Químico ASTM C 289.

4.Determinación de la reactividad álcali­agregadomediante el Método de Barras de MorteroASTM C 227.

5.Procedimiento de Prueba acelerados como elMétodo ASTM C 1260.

Una vez conocido el carácter reactivo de losagregados, es importante tomar medidaspreventivas contra este tipo de reacción en elconcreto:4

• Si existe la posibilidad, utilizar agregados noreactivos.

• Emplear cemento de bajo contenido de álcalis.

• Limitar el contenido de álcalis en la mezcla deconcreto.

• Utilizar materiales cementantessuplementarios.

Fatiga

La fatiga se refiere al caso de elementosestructurales, por ejemplo losas de puentes,pavimentos, de concreto hidráulico y durmientes deferrocarril de concreto presforzado, queconstantemente trabajan sometidos a la acción decargas repetidas que les producen variacionescíclicas en los niveles de esfuerzos. En estacondición, se provoca paulatinamente en el concretoun estado según el cual, después de cada ciclo decarga y descarga, se acumula una deformaciónadicional permanente, de modo que al cabo de ciertonúmero de ciclos, que depende del intervalo defluctuación de los esfuerzos aplicados, se Ilega alestado de deformación crítico en que sobreviene lafalla del concreto. A este tipo de falla, que dependedel tiempo requerido para acumular el númeronecesario de ciclos, de acuerdo con la fluencia deéstos, se le llama falla por fatiga.

Flujo plástico

El flujo plástico se define como el incremento de ladeformación del concreto sujeto a un esfuerzoconstante con el transcurso del tiempo. El flujoplástico es particularmente importante en lasestructuras de concreto presforzado, el cual seemplea típicamente en puentes, losas de grandesclaros, elementos prefabricados, así como encolumnas de edificios, las cuales están sometidas acargas por largo tiempo. Cuando en el diseñoestructural no se considera el flujo plástico delconcreto, las estructuras pueden Ilegar a la falla.

Existen muchos factores que influyen en el flujoplástico del concreto, entre los que podemosmencionar los siguientes:

• Relativos al concreto: relación agregado­cemento,relación agua­cemento, tipo de agregado y sugraduación, composición y finura del cemento,contenido de humedad y edad al momento de lacarga.

• Relativos a la estructura: intensidad y duración dela carga, humedad ambiental y tamaño del elementoestructural.

estructural.

• Relativos al agregado: menor flujo plástico a mayortamaño máximo de agregado: Los concretos queemplean agregados de origen andesítico, porejemplo en la ciudad de México, presentan mayoresvalores de flujo plástico que aquellos que usanagregados de origen calizo.

• Relativos a la resistencia a la compresión delconcreto: cuanto mayor sea la resistencia a lacompresión, menor será el valor de flujo plástico delconcreto, considerando la misma intensidad decarga y condiciones geométricas de la estructura ydel ambiente.

La mejor manera que disminuir el flujo plástico delconcreto es mediante el uso de agregados deexcelentes propiedades mecánicas, bajas relacionesagua/cemento y concretos de alta resistencia, loscuales, se ha visto, tienen menores valores de flujoplástico que los concretos de menor resistencia.

Sulfatos

Los sulfatos (S04) son componentes químicospresentes en suelos y agua, los cuales atacan alconcreto. El agua de mar contiene cantidades altasde sulfatos, generalmente en el orden de tres milpartes por millón (3 mg/l). El contenido de sulfatosen suelos varía ampliamente, pudiéndose encontrarcontenidos en el orden de 0.1 a 2 por ciento en pesoo mayores.5

El mecanismo de ataque se inicia con la difusión delos sulfatos a través de los poros del concreto; dichadifusión depende principalmente de la permeabilidaddel material. Una vez dentro del concreto, los sulfatospueden reaccionar con el hidróxido de calcio formadodurante la hidratación de los componentes delcemento, produciéndose sulfato de calcio, que es uncompuesto expansivo. Adicionalmente, el sulfato decalcio reacciona también con el monosulfoaluminato,

el cual se produce durante la hidratación del cemento,y el producto final será la formación de ettringita, quees así mismo un compuesto altamente expansivo.

El ataque de sulfatos (sulfato de sodio ymagnesio) al concreto resulta en pérdida de

magnesio) al concreto resulta en pérdida deresistencia y agrietamiento de las estructuras,reduciendo su periodo de vida útil eincrementándose los costos de mantenimiento y,finalmente, poniendo en riesgo la integridad de laestructura de concreto. A continuación, se muestrauna tabla con los diferentes grados de ataque de lossulfatos.

Tabla 1. Gradosde ataque delos sulfatos alconcreto6

Grado de % en peso de S04 ensuelos Ppm de S04 en muestras de

ataque agua

Despreciable 0.00­0.10 0.0­150

Moderado 0.10­0.20 150­1,500

Severo 0.20­2.0 1,500­10,000

Muy severo 2.0 o más Mayor a10,000

En las estructuras que se determine que van aestar sometidas a ataque por sulfatos, el concretose debe diseñar de acuerdo con el grado del ataque.Los puntos clave por considerar son los siguientes:

· Permeabilidad: podemos considerar queun concreto tiene una baja permeabilidad7cuando k (coeficiente de permeabilidad) esmenor a 1 × 10–11 m/seg; una medianapermeabilidad cuando k = 5 × 10–11 m/seg, yuna alta permeabilidad cuando k = 1 × 10–10m/seg.

· Relación agua/cemento: de acuerdo conlas condiciones del ataque, pueden requerirserelaciones agua/cemento de hasta 0.35.

· Tipo de cemento: típicamente se ha

· Tipo de cemento: típicamente se harecomendado el uso de cementos tipo II y V;sin embargo, se ha encontrado que ésta no esla única opción,8,9 pues hay exitosasexperiencias del uso de cementos puzolánicose incluso del tipo I, en conjunto con las otrasmedidas aquí mencionadas.

· Aditivos minerales: en ocasiones sepuede requerir el uso de fly ash, microsílice oescoria de alto horno, en proporciones diversassegún se establezca el grado de ataque a quese verá sometida la estructura.

Carbonatación

Uno de los graves problemas que tienen lasciudades y áreas industriales en la actualidad es lageneración de C02, un gas que se produce debido aprocesos de combustión y también en procesosnaturales tales como las erupciones volcánicas.Este compuesto ataca las estructuras de concreto;el ataque se genera al reaccionar el C02 presente enel ambiente con el hidróxido de calcio producido enel concreto durante la hidratación del cemento,dando lugar a la formación de carbonato de calcio,el que provoca una disminución en la alcalinidad delconcreto (pH). Esta disminución conduce a que laprotección que brindaba el concreto al acero derefuerzo se pierda, de tal manera que el aceroqueda vulnerable al ataque de diferentes sustanciaspresentes en el concreto o en el ambiente.

En forma general, se puede considerar que elproceso de carbonatación ha iniciado cuando el pHdel concreto tienen un valor inferior a 12.5.

A pesar de que la carbonatación se presenta ycausa graves daños en las estructuras de concretoen todo el país, muchas veces no se considera enel proceso de diseño del concreto, lo que causa

costos adicionales para la reparación de lasestructuras.

En las estructuras que se determine que van aestar expuestas al contacto del C02, se deberándiseñar los concretos considerando los siguientesaspectos:

aspectos:

• Permeabilidad: para que se dé el proceso decarbonatación se requiere que el C02 ingrese a lamasa del concreto, por lo que, dependiendo delgrado de exposición, se debe disehar un concretocon la permeabilidad requerida.

• Relación agua/cemento: de acuerdo con lascondiciones del ataque pueden requerirse relacionesagua/cemento de hasta 0.35.

• Tipo de cemento: se pueden emplearcementos tipo I en conjunto con aditivos minerales,o bien un cemento puzolánico con el fin de hacerreaccionar el hidróxido de calcio disponible paracrear fases cementantes más estables.

Corrosión

La corrosión del acero de refuerzo es un problemade magnitud considerable. La exposición a un mediocon presencia de cloruros causa el deterioroacelerado de las estructuras de concreto, porejemplo, las que se encuentran en ambientesmarinos. Cuando no se toman las medidas deprevención acorde con el grado de exposición, losresultados no se hacen esperar, Ilegándose a undaño prematuro en 10 o 15 años. De acuerdo coninformación de la Federal Highway Administration deEstados Unidos, el costo de reparación ymantenimiento de puentes en el sistema interestatalfue en 1996 de 2.6 miles de millones de dólares.

Por otra parte, la misma fuente informa que 50 porciento de los 575 mil puentes existentes presentandaños de consideración y 20 por ciento estánestructuralmente dañados.

El mecanismo por el cual los cloruros inician lacorrosión es el rompimiento de la capa depasivación que se forma sobre el acero de refuerzoque tienen cuando están en un ambiente alcalino. Elrompimiento de esta capa sucede cuando laconcentración de cloruros alcanza alrededor de 0.8kg por m3 de concreto. En un estado de pasivación,el acero se corroe a una velocidad insignificante delorden de 0.1 micrómetro por año.

La prevención es la mejor medida para evitar eldaño causado por cloruros. Existen dos áreas en lasque podemos actuar cuando diseñamos el ciclo devida de un concreto:

· La calidad del concreto, que implicaaspectos de diseño, curado, permeabilidad,tipos de cemento y uso de materialespuzolánicos. Todo lo anterior se relaciona conel coeficiente de difusión y la estimación delas características de permeabilidad a loscloruros, de acuerdo con pruebas de campo ocon resultados de la prueba rápida depermeabilidad a cloruros.

· El tratarniento químico al acero derefuerzo. Mediante la investigación dediversos compuestos químicos se puedelograr la mejor selección, de manera que,incorporados al concreto, le permitan unaprotección apreciable contra los cloruros.Algunos de estos compuestos químicosactúan sobre el acero de refuerzo formandouna capa que eleva el nivel de protección yotros actúan internamente en el cuerpo delconcreto, retardando el paso de los ionescloruros.

Investigación ydesarrollo

De lo expuesto anteriormente, se desprende lanecesidad que tienen las empresas productoras deconcreto de crear centros de investigación que seenfoquen al desarrollo de productos y serviciosorientados a resolver las problemáticas intrínsecasdel concreto, pero que a la vez consideren losproblemas logísticos y ecológicos del entorno.

Por ello, el Grupo Cementos Mexicanos ha creadoel Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológicodel Concreto (Cidetec), el cual se ha dado a la tareade investigar los materiales constituyentes delconcreto, el concreto mismo y todos loscomponentes presentes en las estructuras quealteren las características de las estructuras deconcreto.

Los desarrollos realizados en el Cidetec han hechoposible ampliar el campo de aplicación del concretoen la construcción, de tal manera que actualmenteproducimos concretos que cumplen ampliamentedesde la función dada a los suelos, hasta concretosque compiten ventajosamente en las estructuras deacero. Algunos de ellos son los siguientes:

· El relleno fluido, que es un material congrandes ventajas en la construcción de obrasde suelos y de terracerías, por su gran fluidez,bombeabilidad y muy pequeña contracción.Permite reducir las dimensiones de las zanjas,con el consecuente ahorro de tiempo y costoen las obras, así como el mejor control de lascaracterísticas del material de relleno.

· El concreto antibacteriano, que inhibe elcrecimiento de las bacterias en pisos y murosde concreto allí donde su proliferación puedeser un riesgo, como es el caso de loscolegios, guarderías, centros de salud,estadios, baños públicos, etc. O bien enlugares donde es imprescindible la higiene,tales como granjas de crianza de animales,por ejemplo, en las industrias avícola,porcícola y ganadera. En el Bajío, desde elaño pasado se utiliza ampliamente en pisos ysilos de almacenamiento de granos.

· El concreto celular, que por su ligereza,alta fluidez y bajos coeficientes térmico yacústico hace más eficientes los procesosconstructivos y brinda mayor comodidad enlas viviendas.

· El concreto durable, que prevé losataques al concreto en función de lascondiciones de exposición y de servicio a lasque estará expuesto, como pueden ser latemperatura, la humedad, la abrasión, losataques quimicos de ácidos, sulfatos,cloruros, la reacción álcali­agregado, lacorrosión del acero de refuerzo, etc. Tenemosdesarrollada y sistematizada la informaciónpara encontrar el producto adecuado acualquier condición de servicio.

cualquier condición de servicio.

· El concreto de alta resistencia, del cualse han definido sus parámetros estructurales,sus procedimientos de producción y prueba.Lo ofrecemos para estructuras de edificios decualquier altura, no solamente por susventajas estructurales sino también por sudurabilidad y trabajabilidad.

Referencias

1. United Nations publication(ST/ESA/SER.A/163), Salesnúm. E.97.XIII.2.

2. De castro, Pedro (investigador del CINVESTAV),Excelsior, 1998.

3. Manual de Tecnologla del Concreto, CFE,Instituto de Ingenieria, Editorial Limusa.

4. Langley, W.S., B. Fournier,V.M. Malhotra, Alkali­Aggregate Reactivity in Nova Scotia, CANMET,1993.

5. Franco, Luis, "Concreto resistente a sulfatos",reporte interno; Centro de Investigación y DesarrolloTecnológico del Concreto, CEMEX, mayo de 1999.

6. U.S. Bureau of Reclamation.

7. Franco, Luis, "Determinaci6n del coeficiente depermeabilidad (k) al agua para concretos durables",reporte interno, Centro de Investigación y DesarrolloTecnológico del Concreto, CEMEX, mayo de 1998.

8. Rodríguez, Rosa Elba, "Using natural pozzolansto improve the sulfate resistance of cement mortar',Proceedings Sixth CANMET / ACI InternationalConference, Bangkok, Tailandia, 1998.

9. Dámazo, Daniel, "Prueba de resistencia al ataquede sulfato de sodio en el concreto", reporte interno,Dirección Técnica, CEMEX, 1990.

Este artículo reproduce la conferencia magistral que elautor impartió en el ciclo programado con motivo del40º aniversario del IMCYC.

40º aniversario del IMCYC.

Instituto Mexicano del Cemento y del

Concreto, A.C.Revista Construcción y Tecnología

Noviembre 1999Todos los derechos reservados

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La múltiple identidaddel concreto

José Luis Ramírez Ortiz

El concreto, hoy día uno de los dos materiales deconstrucción básicos, es la agrupación o concreción (deahí su denominación anglosajona concrete) de partículasde piedra por medio de un aglomerante, constituyendo unaespecie de piedra artificial de elevada resistencia a lacompresión, aunque baja a la tensión. En su preparaciónhay una fase plástica, que va desde el mezclado hasta elfraguado, teniendo por ello la propiedad de ser formáceo:de poderse colar en una cimbra de la forma deseada (ennuestro idioma, hormigón, se deriva deformicus‑formáceo).<

Con esta definición podemos encontrar materiales deconstrucción utilizados por diversos pueblos bastantessiglos antes de nuestra era. Así,1 los asirios y babiloniosfueron, con toda probabilidad, los primeros en mezclar cal,arcilla y agua, y los fenicios mezclaban cal con ladrillomás de 700 años antes de nuestra era y de la aparición dela civilización romana, de lo que nos han llegado bastantesejemplos.

Los romanos, sin embargo, marcaron un hito histórico enrelación con el desarrollo de este material puesto que, dealguna manera, recogieron y documentaron su fabricacióny método constructivo.2 Utilizaron principalmente comocomponentes, además de la piedra triturada, la cal y laceniza volcánica, que constituyeron una especie de primertipo de cemento hidráulico. No solamente establecieron el

<>Resumen

Los variados materialesque se encuentran detrásde la palabra concretoson objeto deconsideración en esteartículo, cuyo propósito esmostrar la riquezatecnológica que encierrael concepto mediante laexplicación de losdiferentes tipos noconvencionales deconcreto y la presentaciónde las propiedades decada uno.

material, sino también una tipología y técnicas deconstrucción a través de múltiples tipos de obras:palacios, edificios, puentes y acueductos, puertos ycarreteras.

A lo largo de los siglos hasta nuestra época, dichocemento romano ha dado resistencia a buena parte denuestras construcciones con materiales de la naturalezadescrita, en concurrencia poco diferenciada con las calesaéreas o hidráulicas. Pero la definición moderna de aquelaglomerante hidráulico que nos ha llegado a lo largo de tresmil años fue la patente del cemento portland en 1824 y,sobre todo, el descubrimiento del armado con acero delconglomerado, para proporcionar resistencia frente a losesfuerzos de tensión que aparecen en las construcciones.

Este descubrimiento del mortero o concreto armado amediados del siglo pasado condujo, a finales del mismo, adiversas patentes:3 Monier, Blanc, Ribera, Hennebique,con las que se construyó gran número de obras, a caballoentre los dos siglos. Otro paso adelante lo constituyó eldesarrollo del concreto pretensado, Freyssinet, hacia 1930.

Ha pasado bastante tiempo desde estos trascendentalesdescubrimientos, se han desarrollado enormemente susplanteamientos teóricos y, tanto el concreto armado comoel pretensado, han alcanzado un alto grado de madurez.Sin embargo, en cierta manera, existe la percepción deque la sociedad no valora justamente el nivel de la técnicainvolucrada en esta tecnología de construcción, quizás porlas apariencias comunes con la construcción mástradicional e, incluso en el mundo científico, da lasensación, a veces, de que se la considera una tecnología"menor" frente a los temas habituales "prioritarios", comoson las tecnologías de la información, los "nuevos"materiales o el medio ambiente.

Estimamos que dichas opiniones no hacen justicia a lastecnologías del concreto y que, a lo largo del tiempo,estamos asistiendo a un esfuerzo en todo lo que respectaal desarrollo de concretos y armaduras especiales,juntamente con una abundante investigación teórica yexperimental, apareciendo en el mercado materiales conpropiedades especiales, todavía poco utilizados, pero con

futuro prometedor.

El presente artículo pretende hacer una exposiciónconjunta sobre los principales tipos de concretosespeciales: ligeros, poliméricos, con fibras y de altaresistencia, haciendo una sucinta presentación de sunaturaleza y propiedades, leyes de funcionamiento yaplicaciones.

Concreto ligero

El concreto normal presenta el inconveniente de suelevada densidad que penaliza los pesos propios de laestructura. Por ello, en distintas épocas se ha buscadohacerlo más ligero, con la utilización de agregados ligeros,naturales o artificiales.

Hay precedentes históricos como la cúpula del Panteón,en Roma, del siglo II a.c., de 44 m de diámetro, en dondese empleó piedra pómez como agregado de la mezcla.

Pasando a nuestra época, en 1917 ya se produjeron enEstados Unidos agregados ligeros en hornos rotatorios porexpansión de arcillas y pizarras que, entre otras cosas, seemplearon en calzadas de puentes y cascos de buque,experimentando dicha tecnología un fuerte desarrollo enlos años cincuenta, debido a la construcción derascacielos.

El desarrollo en Europa de la fabricación de agregado ligeroha sido más lento aunque, en estos momentos, alcanzacotas de importancia.4

Aunque los agregados ligeros pueden ser naturales, losconcretos ligeros se basan en agregados fabricadosindustrialmente, por expansión, en hornos de arcilla opizarra, en general, con lo que se logran unas propiedadesdefinidas y fiables.

La expansión crea un agregado que encierra cantidadesvariables de aire en su interior y que proporciona ligereza(densidades aparentes entre 300 y 800 kg/m3) y elevadosvalores de aislamiento térmico y acústico. La ligereza de

los agregados se traduce en la del concreto con ellosfabricado, que oscila entre 1,000 y 2,000 kg/m3 para elconcreto ligero estructural, alcanzando, sin embargo,resistencias elevadas que permiten el pretensado e inclusosu calificación de concreto de alta resistencia (> 50 MPa).

La fabricación de estos concretos precisa tener en cuenta,en lo que a dosificación respecta, los fenómenos dedesecación por absorción de agua durante el mezclado,transporte y vertido, que afectarían la docilidad, aunque unexceso de agua perjudicaría el aislamiento térmico ypodría permitir la flotación del agregado grueso, más ligero,debido a la vibración. El bombeo también es un tema paraestudiar, debido a que la presión introduce agua de lamezcla en el agregado, secándola, con el peligro de que seforme una obstrucción en la tubería. Se necesita un curadomás intenso que con el concreto normal, ya que elcalentamiento de fraguado es mayor, debido a la menormasa presente y menor conductividad térmica.

En cuanto al cálculo, en estos momentos se dispone de unDocumento del Eurocódigo 2, la parte 1­4, titulada "Reglasgenerales. Hormigón de árido ligero de textura cerrada",que admite densidades entre 1,000 y 2,000 kg/m3 yconsidera resistencias entre 12 y 50 Mpa.5

En general, se sigue la metodología de cálculo habitual delconcreto, utilizando parámetros de características dadasespecialmente para este material, con la posibilidad deutilizar un diagrama tensión­deformación bilineal.

Concretos poliméricos

La construcción en nuestros días viene exigiendomateriales que superen las propiedades habituales y laslimitaciones existentes. En el dominio de los concretosque estamos tratando se persigue, desde hace tiempo, ellograr con rapidez resistencia altas y muy altas, sobre todopara prefabricados, a fin de disminuir tamaños, espesoresy peso propio, siendo muy importante el disponer de unarelación tensión/compresión más alta que en los concretoshabituales.

Además de la resistencia, la durabilidad es otra propiedadcada vez más valorada, hoy que observamos cierta vejezprematura de abundantes estructuras de concreto,construidas, ciertamente, con una tecnología incipiente ycon defectos de calidad en muchos casos, pero que nopermite olvidar cierta debilidad del concreto frente aambientes agresivos.

Teniendo en cuenta lo anterior, la utilización de polímerosen el concreto, que comenzó en los años 1950 en forma deadiciones para mejorar la adherencia y resistencia aldesgaste de morteros o la fabricación de mármol artificial,ha dado paso, en los últimos 25 años, a un amplioreconocimiento de los concretos fabricados o modificadoscon polímeros como material de construcción. Dentro delcampo de la tecnología de polímeros, en asociación con elconcreto, se pueden distinguir tres tipos de materiales, deacuerdo con sus condiciones de fabricación.6

El concreto modificado con polímeros se logra adicionandola resina en el mezclado de cemento y agregados, con loque la matriz ligante queda constituida por cemento ypolímero. El concreto impregnado con polímeros se fabricapor introducción de un monómero o polímero en la red deporos del concreto –ya endurecido– y posteriorpolimerización in situ, lo que provoca un taponamiento delos canales de contacto del concreto convencional con elexterior. Por último, la denominación de concretopolimérico se refiere al material que resulta del mezcladode los agregados con resinas como único aglomerante.

Los polímeros empleados son variados, dependiendo deltipo de concreto, pero, en el caso de los citadosúltimamente (concretos poliméricos), las resinas másutilizadas son las epoxi, las de poliester insaturado y lasde metacrilato.

El hormigón polimérico es, en esencia, una mezclaconstituida por dos fases: una continua, que es la resina, yotra dispersa, que es el agregado.

Las características del material dependerán,fundamentalmente, de estos dos constituyentes ,pudiéndose controlar para posibilitar la fabricación de un

material "hecho a medida", de forma que tengan un amplioespectro de aplicación.

En sus propiedades más elevadas puede obtenerse:

Muy alta resistencia a la compresión, 100/150 MPa.Muy alta resistencia a la tensión, 30/40 MPa.Muy alta relación de las resistencias a la tracción ya la compresión, 1:4, frente al 1:10 del concretonormal.Gran rapidez de endurecimiento (horas).Excelente durabilidad frente a agentes químicosagresivos.Curva carga­deformación del tipo usual enconcretos.

Los principales problemas provienen de las propiedadesviscoelásticas del polímero, lo que significa un módulo deelasticidad no demasiado alto, fluencia más acusada ysusceptibilidad a la temperatura, que no podrá pasar deniveles del orden de los 100 °C.

Hay que cuidar el valor de la tensión para cargasmantenidas, pues, por efecto de la fluencia, se llega a larotura a niveles tensionales a veces sustancialmentemenores que la carga de rotura. Para muchos concretospoliméricos comunes puede ser peligroso el mantenimientode 50 por ciento de la carga de rotura.

El manejo de estos concretos es el normal en cuanto aequipos de mezclado y compactación, pero debeestudiarse previamente el tiempo de polimerización quepermita la colocación, sobre todo en grandes cantidades,que puede reducirse por efecto del calor desprendido, yprever posibles deformaciones residuales al endurecer,máxime cuando hay armaduras internas, que siempre esrecomendable que se coloquen aunque el material presenteuna importante resistencia a la tensión. Otrasprecauciones deben dirigirse a la protección de losoperarios y frente a incendio, debido a los volátiles que seproducen, y a la limpieza de todos los útiles después deltrabajo.

Además del moldeado normal, es posible producirelementos por inyección, de espesores de 20 mm ymenores, no teniendo las piezas por qué estar en losmoldes más de 30 minutos. La prefabricación es un sectorde gran potencial para una posible expansión de este tipode productos. A las ventajas genéricas de los morteros yconcretos poliméricos se unen, para este tipo deproductos, las posibilidades de adhesión, fijación coninsertos metálicos, color, textura superficial, etc. Además,la ligereza de las piezas frente a las de concreto tradicionallas puede hacer competitivas, compensando el mayorprecio con menores costos de transporte y de colocación.

Un campo de utilización importante es el de la reparaciónde estructuras de concreto, gracias a las altas resistenciasespecíficas, la posibilidad de pequeños espesores, lafuerte adhesión a los substratos y la impermeabilidadfrente a agentes agresivos.<

Desde el punto de vista del cálculo,7 no hay todavía uncódigo establecido, pero se obtienen buenos resultadoscon la metodología del concreto armado tradicional,adaptando el diagrama carga­deformación, de acuerdo conlas propiedades específicas del material, a la formaparábola­rectángulo, rectángulo o triángulo­rectángulo,siendo esta última la que hemos tenido ocasión decomprobar.8

Concreto reforzado con fibras

Aunque se esté considerando un material moderno, lasfibras se han utilizado históricamente para reforzarmateriales frágiles: la paja, para los ladrillos de arcillacocidos al sol; el pelo de caballo, para las molduras deyeso; el asbesto (hoy prohibido), para fabricados decemento.

En 1950 aparecen estudios y patentes de aglomerados decemento con fibras distribuidas al azar, y en los añossesenta diversos científicos publican artículos quedespiertan el interés de la investigación académica eindustrial sobre el tema. A partir de ese momento haexistido una actividad muy intensa de investigación sobre

estos materiales, a la vez que se ha construido con dichosproductos.9

Los materiales de cemento hidráulico reforzados con fibrassuponen una amplia familia de productos. Elcomportamiento de estos materiales depende de lacomposición de la matriz, mortero o concreto, y delmaterial de la fibra, su geometría, su distribución,orientación y concentración. Por ello, hay que admitirdiferentes leyes de comportamiento dentro de los mismos.

A continuación nos referiremos, fundamentalmente, a losconcretos, dentro de la comparación que estamoshaciendo.

Las fibras pueden ser de acero, vidrio, sintéticas (acrílicas,aramida, carbono, nylon, poliester, polietileno,polipropileno) y naturales (coco, sisal, bagase). Siexceptuamos las fibras de acero, que pueden llegar a tenerhasta medio milímetro de diámetro, las otras se muevenen diámetros de 10 a 100 micras. Sus resistencias oscilanentre 0,3 y 3,5 GPa, es decir, alcanzan valores hasta 10veces el del acero corriente.

Un parámetro característico de las fibras es, precisamente,el que define su esbeltez o aspecto (longitud dividida pordiámetro equivalente), que para longitudes de fibras entre 6y 75 mm tiene valores entre 30 y 150. Otra magnitud queinfluye en el comportamiento es el espaciamiento, que esfunción del porcentaje de fibra y de su diámetro ovolumen.10

El concreto reforzado con fibras tiene un mecanismo decomportamiento respecto al material en masa tal que laprimera grieta se forma para cargas superiores, tanto máscuanto menor es el espaciamiento, estableciéndose,después de esa primera grieta, un periodo dúctil trasalcanzarse una resistencia máxima, que depende delvolumen, del aspecto y de la adherencia de las fibras.

Para las cantidades de fibra usuales, aumenta poco laresistencia en lo que respecta a la primera grieta, peromucho, sin embargo, en lo referente a la resistencia última.

La armadura a que equivalen las fibras es menor que conun armado tradicional unidireccional, pero en cambio ellomejora mucho la tenacidad de las piezas, por la dispersiónde las orientaciones en todas las direcciones.

Con fibras de acero hasta 4,5 por ciento de volumen, porejemplo, se obtienen hasta 2,5 veces mayoresresistencias a la flexión. La resistencia a la compresiónaumenta sólo ligeramente, pero la tenacidad, energíanecesaria para la fractura completa del material, seincrementa hasta valores del orden de 40 veces elcorrespondiente al concreto sin fibras. También es muyinteresante la resistencia al impacto, la menor fluencia delmaterial bajo carga mantenida y la gran mejora de laresistencia a la fatiga.

La ejecución de estos materiales se hace normalmente pormezclado o por proyección. En el mezclado se presentandificultades por la posible segregación y, sobre todo, por laformación de bolas y erizos, lo que puede paliarseutilizando agregado de tamaño máximo reducido, del ordende 10 mm. Eso lleva también a la utilización de agitadorespara dispersar las fibras y alimentadores a continuación delpaso por un tamiz. Se puede bombear con éxito, siempreque no se emplee un volumen muy alto de fibra y seutilicen tuberías mayores que las habituales. Hay que teneren cuenta que eso se hace, habitualmente, con el concretolanzado por vía húmeda.

La mejora generalizada que la fibra dispersa proporciona enresistencia a la tensión y tenacidad hace que se empleebastante en losas de aeropuertos y carreteras, en lareparación de piezas con problemas de cavitación, endepósitos, bancadas y cimentaciones de máquinas queproducen choques y vibraciones, muelles y rompeolas,etcétera

Concreto de alta resistencia

El concepto de Concreto de Alta Resistencia (CAR)presenta cierto grado de arbitrariedad y ha variado con eltiempo. Así, en los años cincuenta, se llamaba altaresistencia a los 35 MPa, en los sesenta a los 40­50 MPa.Actualmente, la definición del CEB­FIP sirve de guía,

indicando que son CAR los concretos cuya resistencia a lacompresión está comprendida entre el límite superior queal respecto establecen actualmente las normas nacionales(alrededor de 60 MPa) y los 130 MPa, valor máximo que,en la práctica, puede alcanzarse con agregadosconvencionales.

Otras definiciones del CAR se basan en aspectos distintosa la resistencia como el que utiliza humo de sílice o aquélen el que el mortero es tan resistente como el agregado.Últimamente se suele referir a este tipo de concretos conel apelativo de Concretos de Alto Desempeño (CAD)significando que las características de composicióninherentes a los concretos de alta resistencia implican laexistencia de otras propiedades adicionales muyimportantes: facilidad de compactación, resistencia aagentes agresivos y mayor durabilidad, entre otras.

Los elementos fundamentales que concurren en un CARson:11, 12

­Elevado contenido de cemento 400­500 kg/m3, procurandoque sea de bajo contenido de adiciones para mayoractividad puzolánica, regularidad en su composición y bajocalor de hidratación. Son factores limitadores de ladosificación la posible falta de dispersión del cemento enla mezcla y la máxima temperatura admisible en elfraguado.

Muy bajo contenido en agua, relación a/c de 0,25­0,4, conelevada trabajabilidad, que permita colocar el concreto enzonas de alta densidad de las armaduras, lo que se logramediante la utilización de reductores de agua de alto rango(superfluidificantes), cuya compatibilidad con el cementodebe ser comprobada y que en dosificaciones excesivaspueden generar problemas de pegajosidad de la mezcla.

Acción cementante y reducción de huecos por adición departículas sólidas como la microsílice o las cenizasvolantes. La microsílice o humo de sílice, que se obtienecomo subproducto de la fabricación del ferrosilicio,consiste en pequeñísimas esferas de SiO2 de 0, 1­0.2micras de diámetro, lo que afina, por una parte, el sistema

de poros y, por otra, se combina con la cal libre delfraguado del cemento, produciendo silicatos de calciohidratados. Se emplea, en general, en proporciones de 5 a10 por ciento del peso del cemento.

Las cenizas volantes se utilizan por su acción puzolánica,que es menos activa y más lenta que la de la microsílice.Son porcentajes normales 15­25 por ciento del peso delcemento.

Agregados de calidad que permitan el desarrollo deelevada resistencia, siendo generalmente su tamañomáximo reducido 12­14 mm, puesto que dan lugar amenores concentraciones de tensiones en la zona detransición entre los agregados y la matriz del concreto.

Aun cuando los CAR son materiales de la misma familiade los concretos habituales, sus propiedades y magnitudesque deben introducirse en los cálculos no puedenobtenerse simplemente por extrapolación de los concretosnormales, por lo que estamos asistiendo a una granactividad de investigación sobre el tema.

Como es de esperar, la fabricación de los CAR tiene suspeculiaridades. Al ser la mezcla muy seca, existenproblemas en su homogeneización, en especial que elsuperfluidificante se distribuya por igual en la pasta,siendo, entre otras cosas, el tiempo de mezclado 50 porciento mayor que para los concretos normales,estimándose conveniente un mezclado más enérgico queel de un concreto convencional. El muy alto contenido decemento y el bajo tamaño de agregado lo hacenespecialmente apto para el bombeo.

Con los niveles de resistencia que se pretende, esfundamental la precisión en la dosificación de loscomponentes y el aseguramiento de la calidad de losmismos.

Desde el punto de vista de las propiedades y de lasdiferencias con los concretos habituales, la mássignificativa es el diagrama tensión­deformación, queresulta notablemente diferente del concreto convencional.Se caracteriza por: Una rama, prácticamente lineal hasta la

tensión máxima, debido a que la microfisuración de lainterfase pasta­agregado se produce a 90 por ciento de larotura. Dichas roturas son frágiles y explosivas.

La deformación para la tensión máxima es algo superior ala habitual, pero la deformación última es inferior, tantomenor cuanto mayor es la resistencia.

La curva de caída de resistencia a partir de la roturapresenta mayor pendiente.

Otras diferencias cualitativas son el menor coeficiente dePoisson (lo que hace que en los CAR sea menos eficaz elzunchado), el más pequeño coeficiente de reducción deresistencia por cargas permanentes, la menor relaciónresistencia a la tensión/compresión y el aumento de ladurabilidad, debido, en general, a su alta compacidad.

Hoy día hay abundante normativa internacional queproporciona, bien sea como norma específica o comoadición a la convencional, parámetros de cálculo para eldimensionamiento.

En cuanto a la utilización en edificios, es, sobre todo, enlos de gran altura donde es más clara e inmediata, por lagran repercusión de los muy altos niveles de resistencia enlas columnas en que predomina la compresión, facilitando,asimismo, unos menores plazos de descimbrado por elrápido desarrollo de resistencias a primeras edades. Elbombeo facilita la ejecución y se logra una sustancialreducción de la sección transversal, con gran reducción decostos por menor volumen de concreto y costos derivadosy aumento de la superficie disponible con el consiguientemargen en la venta.

En puentes, más que la pura resistencia es el altodesempeño el que motiva de forma creciente suutilización. Mayores claros, menores deformaciones ymenores pérdidas de pretensado por fluencia reducida sonventajas que pueden lograrse, junto con una larga vida deservicio garantizada por la mayor durabilidad.

Otros concretos

Se pueden citar también, aunque incipientes, otrastentativas actuales en este campo:

Concretos de polvo reactivo

Son concretos de ultra­alta resistencia reforzados confibras de acero.13 Su resistencia a la compresión seencuentra entre 200 y 800 MPa y la resistencia a la flexiónpuede alcanzar 140 MPa. Se pueden producir con muyaltas dosificaciones de cemento portland (900­1,000kg/m3), humo de sílice, arena, superfluidificante y fibrasmetálicas. En su colocación puede utilizarse calor ypresión.

Concreto de azufre

Son concretos obtenidos por mezcla en caliente(análogamente a los aglomerados asfálticos) de azufre,agregados, rellenos minerales y adiciones poliméricas.14Con excepción de la resistencia al fuego, pueden presentarpropiedades de todo orden superiores a los concretoshidráulicos normales, pudiendo ser armados y siendovalorados, sobre todo, donde se necesite excepcionaldesempeño frente a los ataques químicos, por la rapidezde endurecimiento o la impermeabilidad.

Y, finalmente, nos podríamos referir a los variadosconglomerados que se desarrollan para aprovechamientode residuos y subproductos en esa tarea ecológica que,por inerte, se le asigna al cemento.15, 16, 17 Se hacenconcretos que sustituyen parte del agregado por diferentesresiduos tales como neumáticos o residuos plásticos,debidamente troceados, arenas y escorias de productossiderúrgicos, ladrillos o concretos reciclados, celulosa,madera o cenizas. Sobre todos estos materiales hayinvestigaciones en marcha y se obtienen propiedades que,en algún caso, son estructurales, pero en otros, se limitana aumentar significativamente alguna propiedad específica,como son la ligereza, el aislamiento térmico o acústico, laresistencia al choque, la resistencia a la tensión, elamortiguamiento de vibraciones, la ductilidad o lafisurabilidad.

Conclusión

De todo lo anterior se constata la variedad de propiedadesque abarcan los distintos tipos de concretos másutilizados. Aunque todavía queda bastante por investigar,en algunos de ellos existe una gran proporción de aptitudes‑ya desarrolladas y disponibles‑ siendo, de hecho, lostipos especiales utilizados de forma creciente.

La idea del concreto como de un material único, de bajocontenido tecnológico y utilizado por mano de obraescasamente calificada, debe rechazarse. El técnicocompetente dispone para cada tipo de utilización distintostipos de concreto y de calidades, sin olvidar las variedadesde cemento y de aditivos disponibles.

Bibliografía

1. MARUSIN, S.L., "Ancient concrete structures",Concrete International, enero de 1996, pp. 56‑58.

2. POLLIO MARCUS VITRUVIUS, "De architectura libridecem", alrededor del año 13 a.C. (traducido por JohnWeale, Londres, 1860).

3. ROSELL, J. y J. CÁRCAMO, " La fábrica CERES deBilbao", Colegio Oficial de Aparejadores y ArquitectosTécnicos de Bizkaia, 1994.

4. WEIGLER H. y S. KARL, "Hormigones ligerosarmados", Gustavo Gili, 1974.

5. Eurocódigo 2 ­ Proyectos de estructuras de hormigónParte 1­4: Reglas Generales. Hormigón de Árido Ligero deTextura Cerrada UNE­ENV 1992­1­4, abril de 1996.

6. CZARNECKI, L., “The status of polymer concrete”,Concrete International, julio de 1985.

7. FOWLER, D. W., “Structural design of polymerconcrete”, Thirth Southern African Conference on Polymersin Concrete, Johannesburg, Sudáfrica, 15­17, julio de 1997.

8. SAN JOSÉ, J.T., J.L. RAMíREZ, J.I. URRETA e I.RODRíGUEZ‑MARIBONA, "Structural polyester concrete.Some properties related to repair", Structural Faults andRepair 97, julio de 1997. Edinburgh Conference.

9. ZOLLO, R., "Fiber‑reinforced concrete: an overviewafter 30 years of development”, Cement and ConcreteComposites 19, 1997 pp. 102‑122.

10. State of the Art Report on Fiber Reinforced ConcreteACI Committee 544­1986.

11. GÁLLIGO, J. M y Ma.P ALAEJOS, "Hormigón de alta

resistencia. Estado actual de conocimientos", CEDEX,1990.

12. High Strength Concrete. State of the Art Report.FIP/CEB, agosto de 1990.

13. DUGAT, J., N. ROUX y G. BERNIER, "Mechanicalproperties of reactive powder concretes", Materials andStructures, mayo de 1996.

14. WROON, A.H., "Sulfur concrete goes global",ConcreteInternational, enero de 1998.

15. AL‑MANASEER A. A. y T.R. DALAL, "Concretecontaining plastic aggregates", Concrete International,agosto de 1997.

16.FATTUHI, N.I.y L.A. CLARK, "Cement based materialscontaining shredded scrap truck tyre rubber", Constructionand Building Materials, vol. 10, núm. 4, 1996.

17. TOUTANJI, N.A.: "The use of rubber tire particles inconcrete to replace mineral aggregates", Cement andConcrete Composites 18, 1996.

Este artículo fue publicado en Informes de la Construcción,vol. 49, núm. 454, y se reproduce con la autorización delInstituto Eduardo Torroja. Para facilidad de nuestroslectores, hemos adaptado la terminología a la

acostumbrada en México y por ello hemos sustituidoalgunas palabras del texto original por su equivalenterespectivo.

(Pie de figura:) Diagramas tipo tensión­deformación paradiferentes concretos.

Instituto Mexicano del Cemento y delConcreto, A.C.

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Arquitecturadoméstica enel siglo XX Desarrollo,reflexión ycreatividadArquitecta Aldara Chaos Cador

Una ruptura con el pasado

Los diseñadores progresistas deEuropa y América empiezan arechazar el ya estéril historicismo delsiglo XIX, a favor de una conscienteinnovación.

El movimiento cultural de principiosde siglo tiene muchos nombres:Nieuwe Kunst, Stile Liberty,Jugensdstil, Art Nouveau,Modernismo. Dentro de las regionesafectadas hubo puntos de vistaencontrados y pareceres diferentes;

Resumen

La arquitectura doméstica del siglo XX ha producidouna variedad de respuestas arquitectónicas,movimientos y tendencias expresados en modelos queluego sirvieron para diseñar los hogarescontemporáneos. La mayoría de las casas en estesiglo han sido las mejores formas de recortarle alpaisaje un espacio, habitaciones propias, lugares en elmundo que, a veces, han soñado con cancelar sumovilidad en el tiempo.

pero lo que tenían en común era laconciencia de lo moderno, cualquieraque fuese el nombre. Con estapretensión, la arquitectura abandonódefinitivamente el terreno inseguro delas ideas y valores transmitidosentregándose, con mayor o menorintensidad, a tendencias de moda yde actualidad que, al igual que elmodernismo, fueron de corta vida.

Las nuevas ideas surgen en todoslos aspectos de las artes, desde laarquitectura hasta la joyería, lapintura, la música, el baile y desde lasimplicidad geométrica hasta lariqueza curvilínea, donde laarquitectura es un elementoimprevisible que modifica y altera,como la luz y la sombra, al igual queel paso de generaciones de hombres.

El modernismo buscó inspiración enmultitud de tradiciones locales,alcanzando la suficiente popularidadpara influir en todas las artes,produciendo cientos de nuevosedificios, algunos de gran importanciaarquitectónica.

Antonio Gaudí (1852­1926),arquitecto catalán, desarrolló unestilo personal. Recubrió suselementales formas arquitectónicascomo si fueran gigantescoscrustáceos de hormigón, con unadecoración imaginativa y pococonvencional a base de vidrios ycerámica e incrustaciones metálicas.En donde mejor se puede observarsu estilo es en unas lujosas casas dedepartamentos en Barcelona, la CasaMilá “La Pedrera” (1910), que constade dos patios interiores que

proporcionan iluminación a lasviviendas. La estructura del edificioestá formada por una base de pilaresde piedra, hierro colado y ladrillo; noexisten más muros de carga que lafachada y los cerramientos de lospatios, por lo que el empleo de laplanta libre de tabiques anticipa, deuna manera sui generis, lospostulados del movimiento moderno.

<Los arquitectos de la nuevaactitud: experimentos con elespacio

Walter Gropius fundó la Bauhaus en1919 en Weimar, Alemania. Es entodo el mundo un concepto, inclusoun tema. En sus escasos 14 años deexistencia se convirtió en abreviaturade la modernización de la vida, consus aspectos positivos y negativos.

La Bauhaus pretende estar al serviciodel desarrollo de la vivienda, desde elsencillo utensilio doméstico hasta lacasa terminada.

Ligado con la Bauhaus, el grupo deartistas De Stijl, fundado en 1917,pretendía lograr un estilo válido para“la conciencia del tiempo presente”,que sustituyera lo individual por louniversal. La Casa Schröderconstruida por Gerrit Rietveld yrecientemente restaurada es elmanifiesto arquitectónico delneoplasticismo. Esta vivienda ocupala última parcela de una larga calle;es un cuadrado cuyas superficiesaparecen fragmentadas por placashorizontales y cristales, paneles deantepecho, soportes verticales y

antidecorativa en su color, al margende los colores primarios que remitena la pintura de Mondrian. Esindiscutiblemente la casa másmoderna de Europa en su tiempo ypone de manifiesto los principios dela teoría del arte y la arquitectura deDe Stijl.

Le Corbusier definía la casa como “lamáquina para vivir, baños, sol, aguacaliente y fría, temperatura regulablea voluntad, conservación de losalimentos, higiene, belleza a travésde proporciones convenientes”. Elarquitecto de origen suizo demostrócómo se podía llevar a la práctica suapasionada defensa de una nuevaarquitectura acorde con el tiempo. LaVilla Savoye en Poissy, Francia(1929­1931), compuesta por unvolumen en forma de prisma sobreuna planta cuadrada y elevada sobrepilotes, es uno de los edificios másdecisivos que incluye las tesis de sumanifiesto cinco puntos para unanueva arquitectura: el uso de pilotespara elevar la construcción del suelo,la planta libre, el uso de ventanashorizontales y finalmente el jardín enla azotea. Treinta y cinco añosdespués de su construcción, no sóloes un manifiesto vivo de laarquitectura moderna y funcionalistasino también uno de los contadosmonumentos nacionales querepresenta al movimiento moderno enel amplio patrimonio cultural francés.

La Bauhaus, el (CongresoInternacional de ArquitectueraModerna (CIAM), Mies van de Rohe ysobre todo Le Corbusier, quien habíacristalizado todas las ideas vigentes

sobre el diseño de viviendas,ejercieron gran influencia en diseñoshasta los años setenta.

Por otro lado, Frank Lloyd Wright,gran arquitecto estadounidense, trassus primeros logros a comienzos delsiglo, venerado entonces pero sólocomo figura histórica, sorprendió alcrear una de sus obras másdinámicas y originales, la Casa de laCascada, en Pennsylvania. Es unaconstrucción digna de mención por elalcance de sus novedadesespaciales y por su seguridad sinprecedentes en el uso del concreto;ejemplo de integración de casa ypaisaje, de espacio interior y exterior.

“Hay tantas casas diferentescomo personas”, FrankLloyd Wright

Por su parte, Mies van de Roheredefinió el espacio interior domésticoen la casa Farnsworth, la cual marcóun hito en la arquitectura de la épocaal desarrollar una estética a base deacero y dio especial importancia a loselementos de unión y remate; es unavivienda transparente, el interior de lacaja de vidrio a su vez encierra otracaja de madera donde se encuentrantodos los servicios de la vivienda.

Mientras tanto, en México, uno de lospaíses más avanzados enarquitectura de América Latina,rompió con la tradiciónpseudohistórica en la década de losveinte bajo el liderazgo de JoséVillagrán García. Años después, LuisBarragán introdujo el lenguaje

moderno pregonado por arquitectoseuropeos como Le Corbusier paradefinir su propio estilo: laconstrucción de un lenguajearquitectónico abstracto sobre labase de la tradición mexicana. Unejemplo de este innovador tipo delenguaje empleado por Barragán essu propia casa ubicada en Tacubaya,en la cual la vegetación, al agua, losvolúmenes geométricos mássencillos y los colores cálidoscombinaban brillantes composicionesarquitectónicas, singulares espaciosa medio camino entre la escultura, elland art y la arquitectura.

La arquitectura que se ha producidodurante los últimos cien años pareceel camino que va de la preparación ala simplificación de las formas, a lalimpieza ornamental y a la utilizaciónde materiales de procedenciaindustrial; en el hacer y deshacer deese camino están sembradasalgunas de las casas que definenarquitectónicamente el espaciodoméstico.

Hacia el siglo XXI: “Lo únicopermanente es el cambio”,William Fleming

Con la cercanía del nuevo milenio asícomo con el cambio de siglo, laarquitectura doméstica se ha seguidodesarrollando al tratar de cumplirtodas las necesidades del hombremoderno. Ante la preocupación por laactual concepción del hogarcontemporáneo, en estos últimosaños Tadao Ando, arquitectojaponés, justifica sus formasextremadamente ascéticas con la

alineación del hombre frente a lanaturaleza. Sus casas,frecuentemente cerradas al exterior,se abren a austeros patios internos,oasis de calma. En su opinión, el sol,el frío, el aire y la lluvia, son elingrediente auténtico. Un ejemplo esla casa Koshino en Ashiya, Japón.

Sin embargo, otro de los tantosejemplos que se pueden mencionares la casa Duarte (1985), de ÁlvaroSiza, la cual representa lamaterialización de las ideas delarquitecto sobre la arquitecturadoméstica, la continuidad espacialdel interior, la fluidez descompuestade las circulaciones y el usoornamental de los materiales. Lacasa Duarte es un volumen sobrio ycompacto que consta de tres plantasque superponen los diferentes nivelesde habitabilidad. La combinación demateriales y la iluminación cenitalson elementos configuradores de lacomunicación vertical de la vivienda;varios de los muebles fuerondiseñados por el arquitecto a modode acabado de la estructuraarquitectónica.

De entre los intentos por reelaboraralgunos postulados del movimientomoderno tratando de dar nuevasrespuestas y procurando configurarun nuevo lenguaje arquitectónico paralas urbes del próximo milenio, RemKoolhaas se cuenta entre los másvanguardistas. La villa dall’Ava(1991) se compone de tres partes: eljardín de pendiente, el volumenconstruido y el acceso al garaje. Laplanta del edificio también se divideen tres sectores: un cuerpo principal

acristalado que contiene las zonas deestar, comedor y cocina y otros doscuerpos sobresalientes que contienenlas estancias de padres e hija. Estosvolúmenes de dormitorios,perpendiculares al espacio central,sobresalen en direcciones opuestaspara proporcionar a sus inquilinosvistas de la ciudad de París.

Finalmente, padecemos unairresistible atracción por sermodernos. Nos satisface, al menos,sentirnos así comprendiendo eltiempo y el lugar geográfico. No seconcibe modernidad sin tiempodeterminado ni lugar igualmentedeterminado. El siglo XX ha sido eltiempo de la vivienda, el momento enque la arquitectura se ha acercado alas preocupaciones físicas delindividuo, y este siglo se haconvertido también en el momento enque mayor distancia se haestablecido entre profesionales yusuarios.

La armonía del hombre y su entornoes uno de los grandes móviles delquehacer arquitectónico. Nuestra pielprotege al organismo de la invasiónde gérmenes nocivos y de loscambios de temperatura. La casa,por su parte, es la barrera protectoraentre el hombre y el peligro: es laguarida, el espacio mágico donde eltemor se deja fuera. La casa debeser nuestra segunda piel, el refugiocálido que nos acoja día tras día.

“Cuanto más enérgicamente sebusca el principio de la modernidad,más alejado parece estar.” KennethFrampton.

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Nuevos productos yequipos

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El grupo C/S Inc. ha desarrollado una junta para diseñosísmico destinada a aplicarse en edificaciones que serealicen en zonas sísmicas. La misma cubre los espaciosentre edificios y permite el movimiento horizontal y lateral yaque puede expandirse y contraerse hasta 75 cm en cadadirección.

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El compuesto de curado y sellado acrílico SEALTIGHT CS­309, formulado a base de polímeros acrílicos especiales ydisolventes de evaporación rápida; cura y sella eficazmenteel concreto recién colado. También proporciona un selladoimpermeable para la eficaz retención de la humedad,produciendo un concreto duro, denso, sumamente resistente.El uso de CS­309 minimiza la formación de redes de grietascapilares, las grietas prematuras, el levantamiento de polvo,la descamación y otros defectos comunes resultantes delconcreto mal curado.

Plástico líquido impermeable sin fisuras

Impermeabilizar techos planos industriales con resultadosduraderos ahorrando tiempo y costos es todo un reto. Lasgeometrías complicadas con numerosas bocas de salida,como son los tubos de aireación o los soportes paraconductos industriales, son difíciles de cubrir utilizandoplacas convencionales para techos pues a menudo la

impermeabilización falla en estos puntos de ensamble deelementos. Sin embargo, un plástico líquido poliuretánicoutilizado recientemente por Bayer S.p.A. en el techado planode una nave farmacéutica permitió impermeabilizarperfectamente incluso los detalles más complicados de untechado. El producto se aplica en estado líquido y tras suendurecimiento forma una “piel” sin uniones y de elasticidadduradera.

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La carga útil puede ir de 40 a 80 toneladas y las longitudesde la plataforma pueden variar desde 8.5 a 11 metros enposición cerrada y de 15 a 30 m en posición abierta. Losmodelos de 7 y 8 ejes están realizados esencialmente conplataforma no telescópica o en versión telescópica simple.

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Actualidad profesional

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Simposio Internacional sobre Concreto de AltoComportamiento PCI / FHWA / FIBDel 25 al 27 de septiembre de 2000 en Orlando, Florida, EUA El simposio está dirigido a la investigación, diseño,construcción, comportamiento y beneficios del concreto dealto comportamiento. Se invita a exponer innovaciones,tendencias recientes, investigaciones y nuevos desarrollo.Recepción de ponencias hasta el 31 de octubre de 1999.Informes: Precast /Prestressed Concrete InstituteTel.: 312 786 0300Fax: 312 786 0353E­mail: info@pci.org www.pci.org

Exposición Internacional de ConstructoresDel 14 al 17 de enero de 2000 en Dallas, Texas, EUAMás de 200 programas, talleres de trabajo y seminarioseducativos enfocados a las tendencias actuales de laindustria de la construcción. Informes:Tel.: +1­214­571­1301 Fax: +1­214­571­1300 Internet: www.dallascvb.comE­mail: info@dallascvb.com

Bautec 2000 / Feria monográfica Internacional de laConstrucciónDel 16 al 20 de febrero de 2000 en Berlín, AlemaniaInformes: Tel.: +49­30­25 00­25Fax: +49­30­25 00 24 24

CONEXPO 2000 Del 23 al 27 de febrero de 2000 en Culiacán Sinaloa, México Informes:Tel.: 01(67) 12 71 55, 12 78 06, 13 85 98 y 13 52 12E­mail: cmicsin@docs.ccs.net.mx

Conferencia sobre Ingeniería de Puentes / Logros obtenidos /Prácticas actuales / Futuras tecnologías Del 26 al 30 de marzo de 2000 Informes: Dr. Ahmad Moharram Jr. – Conference 2000 Tel.: +20 2 3377120 Fax: +20 2 3352795 E­mail: amjr@intouch.com

CODATU IX / Congreso Mundial de Transporte UrbanoDel 11 al 14 de abril de 2000 en la ciudad de México, MéxicoInformes: CODATU IX – Scientific CommitteeFax: 33­1 44 18 78 04 E­mail: christian.jamet@stp­paris.fr

1er. Congreso latinoamericano de Ingeniería y Administraciónen la Construcción / Administración y tecnología en el nuevomilenioDel 24 al 27 de abril de 2000 en Santiago, ChileInformes:Tel.: (562) 686­4245Fax: (562) 686­4806http://www.ing.puc.cl/~icccon

IV Conferencia Científico­Técnica de la Construcción Del 25 al 28 de abril de 2000 en La Habana, Cuba Informes: Tel.: (53­7) 81 4734 y 81 4978 Fax: (53­7) 33 5585 y 33 5244E­mail: ctecnico@ceniai.inf.cu y copredir@ip.etecsa.cu

6ta. Conferencia Internacional sobre Mecánicas de Daño yFractura 2000 Del 22 al 24 de mayo de 2000 en Montreal, CanadáInformes:Tel: +44 (0) 23 80 293223Fax: +44 (0) 23 80 292853E­mail: wit@wessex.ac.uk

Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto,A.C.

Revista Construcción y Tecnología Noviembre1999

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De libros, revistas,memorias

Trabes pretensadas para la línea b del metrometropolitano de la ciudad de México

Fernando Ramiro Lalana

Ingeniería y DesarrolloFundación ICA, núm. 2, 1997, 11 pp.

Se hace una breve descripción del sistema que se ideó, serealizó y se puso en marcha para la fabricación y el montajede las trabes presforzadas (pretensadas) que forman lasuperestructura del tramo elevado de la línea B. Sepuntualizan las características principales del mismo y sepresentan las actividades principales que integran el ciclo detrabajo.

Estados límites plásticos de edificios sometidos a torsión porsismo, e índices de confiabilidad asociados

G.M. Arroyo Contreras y C.G: Villarreal Esquivel

Memorias de XI Congreso Nacional de IngenieríaSísmica,Veracruz, México, 1997, 11 pp.

Se propone una metodología simplificada para los análisiselastoplásticos de edificios sometidos a torsión por sismo, yse la ilustra con un ejemplo. La metodología se aplica asistemas estructurales tridimensionales, estructurados conmarcos planos, con comportamiento elastoplástico y sujetosa fuerzas sísmicas estáticas, monotónicas crecientes.

Espectros inelásticos de demandas de ductilidad para laevaluación de estructuras existentes ante sismos

Arturo Tena Colunga

Memorias del XI Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica,Veracruz, México, 1997 12 pp.

Una de las principales preocupaciones en la práctica de laingeniería estructural ha sido estimar, de una manerasencilla, la respuesta no lineal de las estructuras ante sismosintensos, ya sea con fines de diseño original como deevaluación de estructuras existentes. Se presenta elconcepto de espectros de demanda de ductilidad, que es unavariación del espectro no lineal de ductilidad (isoductilidades).

A sample holder for the study of isothermal heat ofhydration of cement

P. Freiesleben Hansen y O. Mejlhede Jensen

Materials and Structures vol. 31, marzo de 1998, 4 pp.

Se analizan diferentes técnicas para medir el calor dehidratación del cemento y se describe un soporte de muestraproyectado especialmente para medir el calor isotérmico dehidratación que favorece la investigación de las rápidasreacciones iniciales cemento/agua. Además, hace posible lasmediciones a relaciones muy bajas agua/cemento.

High­strength concrete (HSC) structural walls

Anshu Gupta y Vijaya Rangan<

vol. 95, núm. 2, marzo­abril de 1998, 11 pp

Se probaron muros estructurales de ocho concretos de altaresistencia (HSC) sujetos a cargas en el plano y horizontales.Los parámetros de prueba incluidos en el estudio fueronrelación longitudinal y transversal de refuerzo y carga axial.La resistencia al cortante de los muros se calculó utilizandoun análisis de esfuerzo del tablero central. La resistencia a la

flexión se calculó por la teoría convencional de secciones deconcreto reforzado sujetas a momento combinado de flexióny de compresión axial.

Interrelationships between reinforcing­bar physical propertiesand seismic demands

John F. McDermott

ACI Structural Journal, vol. 95, núm. 2, marzo­abril de 1998,8 pp.

Se realizó un estudio teórico sobre las relaciones entrepropiedades físicas de varillas de refuerzo y demandassísmicas para acero de grado 60 en vigas de marcos rígidosde concreto reforzado sujeto a desviación lateral de 2 porciento. No obstante, la consideración de altas deformacionesdel acero exhibida en los cálculos, particularmente para vigasque tienen una relación pequeña de longitud respecto alperalte, el estudio sugiere que sería prudente, paraestructuras de concreto reforzado resistentes a sismos,especificar acero A706 o A615 para tener al menos unaelongación mínima de 10 por ciento en 203 milímetros.

Development of a general model of agregate rebound fordry­mix shotcrete / parte II

Hugo S. Armelin y Nemkumar Banthia

Materials and Structures, vol. 31, abril de 1998, 8 pp.

Se describe un modelo que proporciona una idea novedosaen el mecanismo comprendido en el rebote de agregado deconcreto lanzado por vía seca y ofrece explicacionesracionales sobre su dependencia del tamaño de agregado,contenido de cemento, consistencia del lanzamiento ypresencia de humo de sílice.

>Developments and applications of high­performanceconcrete

R. Breitenbücher<

Materials and Structures,vol. 31, abril de 1998, 7 pp.

En estructuras de concreto de alto desempeño se puedenutilizar tanto la resistencia incrementada como lamicroestructura mejorada. Ambos efectos se realizanempleando una tecnología perfeccionada del concreto, asaber, una relación extremadamente baja agua/cemento y laadición de humo de sílice. En el caso de concreto de altodesempeño, el acero de refuerzo se puede reducir al mínimoasí como las dimensiones de los miembros estructurales.Este tipo de concreto se utiliza principalmente en columnas,muros, etc. en edificaciones altas, como una opción respectode estructuras de acero. Sin embargo, en comparación conestructuras de concreto reforzado normales, se necesitanalgunas medidas adicionales para obtener una adecuadaresistencia al fuego.

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