Definición

El hormigón, en su concepto más general, es una masa construida por materiales pétreos ligados con productos aglomerantes.

Historia del Hormigón

Etapa I (7000 a.C. – Siglo I)

Se utilizó la arcilla como primer aglomerante. Posteriormente, se usó el yeso en construcciones egipcias. Los griegos emplearon aglomerantes a base de cales y grasas simples.

Etapa II (Siglo I a.C.)

Los romanos lograron un gran desarrollo tecnológico al mezclar puzolana con cal, materiales pétreos y cascotes de ladrillo. Este material generó belleza, resistencia y durabilidad en las estructuras, como se observa en el Panteón.

Vitrubio, arquitecto e ingeniero romano, indicaba que al mezclar este material con cal y cascote de piedra, no solo proveía resistencia a las construcciones, sino que también podía endurecerse bajo el agua, permitiendo la construcción de pilares submarinos.

Etapa III (Siglo XIX – XX)

Se caracteriza por la obtención del cemento como ligante hidráulico en Francia e Inglaterra, y la utilización de cementos puzolánicos en Italia a comienzos del siglo XX.

Avances Significativos desde el Siglo XVIII

• 1756: Smeaton investigó el uso de buenos morteros.
• 1818: El francés Vicat y el escocés Aspdin desarrollaron el cemento. Aspdin lo patentó en 1824 como «Cemento Portland».
• 1884: Johnson estudió el proceso de clinquerización, que permitió la producción industrial del cemento.
• Alexandre investigó la relación agua/cemento y la influencia de la temperatura en el fraguado.
• Feret determinó la capacidad y el agua de mojado de las arenas, y la influencia de la relación agua/cemento en la resistencia de los morteros.
• Abrams investigó la trabajabilidad de los hormigones, desarrollando el cono que lleva su nombre y la sintonización de la granulometría. Paralelamente, Feret llegó a la relación entre la resistencia y la razón agua/cemento.

Tipos de Hormigón

• Hormigón armado
• Hormigones en grandes masas
• Hormigones pre y post tensados
• Hormigones para obras hidráulicas
• Hormigones para pavimentos
• Hormigones translúcidos
• Hormigones especiales

Aplicaciones Específicas

• Hormigón pre y post tensado: Aplicado en la construcción de grandes puentes, incentivando el estudio elasto-plástico del hormigón.
• Hormigones para pavimentos: Hormigón de muy baja fluidez y alta calidad de terminación en la superficie, antideslizante, rugoso y con tecnología de punta. Se utilizan equipos para hacer grandes paños homogéneos, con excelentes juntas de dilatación y antisísmicas. Los elementos del clima actúan sobre capas de hormigón de poca altura.
• Hormigones translúcidos: Su composición es similar al hormigón tradicional, pero se reemplazan algunos componentes por vidrio o polímeros y aglomerantes transparentes. Es un 30% más liviano y deja pasar el 80% de la luz.
• Hormigones especiales: Incluyen hormigones livianos, proyectados, pesados, expansivos, prefabricados, premoldeados, entre otros.

Hormigón Armado en Chile

Un hito importante es la apertura de la fábrica de Cemento Melón en 1906.

Características Generales del Hormigón

El hormigón está compuesto principalmente por un árido y una pasta de cemento. El árido es una materia granular que forma el esqueleto inerte del hormigón. La pasta de cemento, formada por la mezcla de cemento hidráulico y agua, es el aglomerante activo. La mezcla de estos elementos se denomina pasta cementicia. El cemento, al combinarse con agua en una proporción denominada relación agua/cemento, reacciona químicamente creando cristales fibrosos.

El enlace mecánico de los cristales fibrosos produce un cambio de estado de fluido plástico a rígido, conocido como fraguado. Al compactar el hormigón se logra su máxima densidad. El fraguado se puede medir con la aguja de Vicat. El progresivo entrelazamiento de fibras se llama endurecimiento, y su crecimiento en el tiempo se traduce en resistencia mecánica. El hormigón trabaja bien ante la compresión.

El curado es esencial para que las fibras puedan crecer en su primera fase. Durante las primeras horas y días, el hormigón requiere agua. El curado varía dependiendo de la velocidad de evaporación. La mezcla debe ser homogénea durante el mezclado y la colocación.

Ventajas del Hormigón como Material

• Producción masiva posible en cualquier país del mundo.
• Costos razonables y competitivos.
• Adaptabilidad a moldes de cualquier forma gracias a su plasticidad.
• Transportable.
• Posibilidad de prever y adaptar sus características a cualquier tipo de obra.
• Facilidad de construcción con recursos simples o complejos.
• Buena durabilidad y resistencia a la corrosión.
• Capacidad para formar nuevos materiales compuestos.
• Alta resistencia al sismo, viento, agua, sol, nieve, etc.
• Material en constante evolución.

Materiales para el Hormigón

Cemento, áridos, agua de amasado, aditivos y adicionales.

El Cemento

El cemento mezclado con agua forma la pasta. Al necesitar agua para su fraguado, se define como aglomerante hidráulico.

Obtención del Cemento

Se obtiene a partir de:

• Una caliza con alto contenido de cal en forma de óxidos de calcio.
• Un componente rico en sílice.

Estos componentes se mezclan en un proceso de fusión incipiente en un horno rotatorio, obteniendo el clínquer, compuesto por: silicato tricálcico, silicato bicálcico, aluminato tricálcico y ferroaluminato tetracálcico.

Al clínquer se le adiciona yeso (aproximadamente un 5% de su peso) para regular el proceso de fraguado. El cemento resultante se denomina Cemento Portland.

Fraguado y Endurecimiento de la Pasta de Cemento

Es un proceso físico-químico que implica la reacción química del agua con las fases mineralizadas del clínquer. La reacción es exotérmica en los primeros días. Durante su desarrollo, se producen variaciones de volumen: dilatación con mucha humedad y contracción con poca.