Antecedentes históricos
El hormigón, en su concepto más general de masa constituida por materiales pétreos ligados con productos aglomerantes, fue utilizado por el hombre desde los albores de la civilización en la construcción de diversas obras, muchas de las cuales causan admiración, aún en nuestros días, por su magnitud, belleza, resistencia y extraordinaria durabilidad. El desarrollo histórico de su tecnología no es aún suficientemente conocido, debido a que los avances tecnológicos logrados en las diversas épocas por las distintas civilizaciones se han perdido al desaparecer o decaer éstas.
Sin embargo, con los actuales antecedentes disponibles podemos distinguir tres etapas en el desarrollo tecnológico del hormigón:
- Una primera etapa abarca principalmente el período comprendido entre 7.000 años Antes de Cristo hasta las cercanías del siglo I A.C. y se caracteriza por la utilización de aglomerantes en la unión de bloques constituidos tanto por materiales naturales (roca) como elaborados (ladrillos cerámicos). El primer aglomerante conocido fue aparentemente la arcilla, ligante utilizado especialmente en las construcciones babilónicas y asirias. Posteriormente, se utilizó también el yeso, principalmente en las construcciones egipcias. Finalmente, los griegos emplearon extensamente aglomerantes en base a cales grasas simples, material que aparentemente fue ya conocido por civilizaciones más antiguas.
- La segunda etapa, más conocida actualmente, corresponde al importante desarrollo tecnológico logrado por los romanos desde el siglo I A.C., que les permitió obtener propiamente un hormigón semejante al que conocemos hoy, que, además de constituir un producto que ligaba bloques, podía utilizarse, mezclando puzolana con cal, materiales pétreos y cascotes
Con este producto se generó una revolución tecnológica en la construcción, que permitió mejorar la calidad de las fundaciones, simplificar los procedimientos constructivos y construir elementos de grandes dimensiones y de gran belleza, resistencia y durabilidad. Un ejemplo de obra de hormigón moldeado en sitio lo constituye el domo del Panteón romano, construido en el siglo I D.C., de 43.4 metros ·de diámetro (levemente superior al de la Basílica de San Pedro), que se mantiene en excelente estado de conservación después de casi veinte siglos de existencia. Algunos aspectos de este importante desarrollo del hormigón ha llegado a nuestros días, entre otros antecedentes, por el libro «DeArchitectura», escrito por el ingeniero y arquitecto romano Vitruvio en el siglo I A.C., en el cual describió ia tecnología utilizada en esa época. Las actuales denominaciones «cemento» y «puzolana» derivan del término «opus coementitíum» con que los romanos designaban al hormigón, y del nombre de un puerto cercano a Roma, Puzzuoli, en cuya vecindad se extraía el mencionado material volcánico, que mezclado con cal constituía un cemento natural. Es significativo lo que decía Vitruvio en relación con la puzolana: «También hay una clase de polvo que, por causas naturales, produce resultados asombrosos . Se le encuentra en la vecindad de Bata y Putuoli (Puzzuoli) y en los pueblos alrededor del Monte Vesubío. Esta sustancia, cuando es mezclada con cal y cascotes o piedras, no solamente provee resistencia a construciones de todo tipo, sino que cuando se construyen pilares en el mar, endurece bajo el agua … , de tal manera que ni las olas ni la fuerza del agua pueden disolver~ Esos pilares, aún existentes, tienen más de 2.000 años de antigüedad.
La tecnología lograda por los romanos se perdió al decaer la vitalidad del Imperio y ser invadido por otros pueblos.
Fue sólo en el siglo XIX cuando se inicia la tercera y actual etapa, con el redescubrimiento del hormigón a través de la obtención, en Francia e Inglaterra, del cemento como ligante hidráulico, complementado a comienzos del presente siglo con la utilización, en Italia, de los cementos puzolánicos.
La tecnología del hormigón en esta etapa adquirió de inmediato un extraordinario ritmo de perfeccionamiento debido al esfuerzo sistemático de investigación aplicada desde el siglo pasado.
Posteriormente al descubrimiento de Smeaton, en 1756, sobre el uso de buenos morteros para reconstruir el faro de Eddyston, el cemento fue desarrollado a partir de las investigaciones del francés Vicat en 1818 y del escocés Aspdin, quien lo patentó en 1824 con el nombre de cemento Portland, por la denominación romana del hormigón y por la similitud del producto obtenido con las rocas de la isla de ese nombre.
Entre las investigaciones posteriores de mayor importancia pueden citarse, entre otras, las desarrolladas por:
- Johnson, en 1884, en relación con el proceso de clinquerización, que permitió la producción industrial del cemento.
- De Preaudeau, en relación con la determinación de la compacidad de las arenas.
- Alexandre, sobre los procedimientos para la determinación del agua de mojado de las arenas y la influencia de la temperatura sobre el fraguado de la pasta de cemento.
- Férét, también sobre la determinación de la compacidad y el agua de mojado de las arenas y una de las propiedades básicas del hormigón, la influencia de la razón agua/cemento sobre la resistencia de los morteros.
- Abrams, quien investigó sobre la medición de la trabajabilidad de los hormigones, desarrollando el cono que lleva su nombre para este objeto, ideó la noción de módulo
- de finura de los áridos, destinado a sintetizar su granulometría en una sola cifra, y que también llegó, paralelamente con Férét, a la relación entre resistencia y razón agua/cemento.
- Diversos investigadores italianos, en relación con la influencia de la puzolana en las características del cemento.
Ellas han sido enriquecidas por un sinnúmero de investigaciones, entre las que es importante destacar las relacionadas con el uso de otros materiales (fierros, fibras, etc.), y con diversos aditivos que han permitido adaptar sus características a las necesidades de los distintos tipos de obras.
Estas aplicaciones han permitido perfeccionar la tecnología de, entre otros, los siguientes tipos de hormigones:
- Hormigón armado. La primera aplicación del hormigón armado se registra en 1850, año en que Lambot construyó una pequeña barca de hormigón reforzado con barras de acero. Posteriormente, en 1867, Coignet y Monier presentaron en la Exposición de París diversos elementos, como vigas, bóvedas, tubos, depósitos para líquidos, etc.
Wayss publicó en 1887 el primer texto sobre hormigón armado, en el cual se esbozan por primera vez los conceptos para el diseño con este material, a partir del cual se inicia su uso intensivo en diferentes tipos de estructuras. Diversos investigadores contribuyeron a aumentar el conocimiento, pudiendo citarse a Hyatt, Ransome, Melan, Bauschinger, Koenen y muchos otros.
Actualmente se profundizan los estudios relativos a la fisuración y rotura del hormigón, los que permiten precisar el diseño de los elementos de hormigón armado. - Hormigones en grandes masas. La construcción de las grandes presas americanas en la década del treinta, hace necesario profundizar los conocimientos relativos a los problemas térmicos en el hormigón colocado en grandes masas. Por este motivo, principalmente en EE.UU., en el Bureau of Reclamation, se efectúan profundos estudios para determinar la influencia de los distintos factores que condicionan estos procesos y los procedimientos para controlar sus efectos, especialmente en la fisuración del hormigón.
En la actualidad se han refinado en gran forma los sistemas de análisis, mediante la utilización en computador del método de elementos finitos.
El empleo del hormigón pre y post-tensado ha hecho a su vez necesario el conocimiento del comportamiento elasto-plástico del hormigón, aspecto que aún se está profundizando, en particular en lo que concierne a su predicción.
- Hormigones para obras hidráulicas. El tamaño cada vez mayor de las obras de conducción y de evacuación de grandes caudales hace necesario profundizar el conocimiento de los efectos sobre el hormigón de los flujos con escurrimientos de alta velocidad, y consecuentemente de los procesos de erosión y cavilación.
Ellos derivan en el desarrollo de los hormigones con alta resistencia superficial, de las especificaciones de terminación de superficies y actualmente han derivado hacia la protección de los efectos de la cavitación mediante la incorporación de aire en el agua en escurrimiento. - Pavimentos. La pavimentación de grandes obras de vialidad, en especial de las autopistas de alta velocidad de circulación ha impulsado el conocimiento del empleo de los hormigones de muy baja fluidez y alta calidad de terminación superficial, y de los equipos de construcción asociados a su uso. Por otra parte, la importancia de los efectos ambientales sobre elementos de pequeño espesor como son los pavimentos, especialmente de los ciclos de hielo-deshielo, condujeron al conocimiento de los aditivos incorporadores de aire.
- Hormigones especiales. Adicionalmente se han investigado numerosos tipos de hormigones especiales.con propiedades distintasdelas deloshormigones convencionales.como ser los hormigones livianos, proyectados, pesados, expansivos, preempacados etc., destinado cada uno a usos específicos o a resolver o facilitar la construcción de obras de ingeniería para vivienda, obras subterráneas, centrales nucleares.etc.
De esta manera, en la actualidad se posee un buen nivel de conocimiento de muchas de las características y propiedades del hormigón, que está posibilitando la construcción de todo tipo de obras necesarias al desarrollo eficiente de la construcción en el mundo. Por otra parte, el creciente impulso de la investigación en esta materia permite prever un continuo perfeccionamiento de su tecnología para adaptarse a las necesidades del futuro.
En lo que concierne a la evolución del empleo del hormigón en nuestro país, no hay antecedentes históricos muy completos.
La primera aplicación registrada del uso del cemento en nuestro país corresponde a la infraestructura del puente ferroviario sobre el río Maipo en 1856, en la que se empleó cemento importado.
Por su porte, el empico del hormigón armado se inicia en 1906 con la construcción, no terminada por un accidente durante su ejecución, de una estructura en albañilería armada, denominada «Casa Prá», y continúa con otras tales como el Puente Ouillota sobre el Estero Viña, la Maestranza San Bernardo, el Club Hípico de Santiago, y los puentes del ferrocarril de Púa a Traiguén, la mayoría ejecutados por la Compañía Holandesa de Cemento Armado, instalada en 1906 en nuestro país, así como numerosos edificios mixtos en estructura metálica revestida con hormigón.
Posteriormente, los datos existentes se relacionan preferentemente con su uso como revestimiento de estructuras metálicas y en elementos de hormigón armado.
Otro hito importante lo constituye la apertura en Chile, a mediados de 1906, de la Fábrica de Cemento «El Melón», la primera de Sudamérica.
El reemplazo del cemento importado por nacional permite que el empleo del hormigón se extienda y se diversifique, construyéndose posteriormente numerosas obras, principalmente de vialidad, puentes, centrales hidroeléctricas, instalaciones industriales, etc., pudiendo decirse que, a la fecha, constituye el principal material de construcción en nuestro país.
Una gran contribución en la difusión del uso del hormigón en las obras, principalmente en las obras de edificación, pavimentación y urbanización en las ciudades de mayor importancia de nuestro país, lo constituye sin duda el creciente empleo del Hormigón Premezclado, inducido principalmente por las garantías de calidad, costo y simplificación constructiva que ofrece.
