El concreto como material

Capítulo 1. Materiales
El Pantheon. 5,000 toneladas de concreto elaborado por los Romanos para crear esta magnifica estructura. Las características del concreto moderno con el antiguo son muy similares: en esta estructura se utilizaron rocas naturales como agregados, sin embargo en su parte superior se utilizaron materiales ligeros como pumicita o botellas de barro vacías para aligerar la cargamuerta.

El término concreto, proviene del verbo latino concretus, que significa crecer juntos. Algunos sinónimos de este material como hormigón, se utilizan en España y algunos países de Sudamérica. En el resto de países Europeos se conoce con la palabra genéríca de betong a excepción de aquellas países de habla Inglesa que le llaman concrete, y castellanizado como concreto como se le conoce ennuestro País, Centroamérica y Brasil.

1.1. El Concreto como Material 1.1.1. La Naturaleza del concreto El concreto es un material compuesto, integrado por material granular (agregado y/o filler) aglutinado en una matriz endurecida de material (el cemento o conglomerante) que rellena los espacios entre las partículas del agregado y las “pega” o aglutina. La Fig. 1.1 muestra distintas fases queutilizan cemento.
Fig. 1.1. Fases, incluyendo al concreto utilizando cemento.

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1.1.2. Las Ventajas del Concreto El concreto es un material predominante. Compite directamente con otros materiales como el acero, la madera, el asfalto, roca, etc. Ventajas: • • • • • • • Habilidad para moldearse Económico Durable Resistente al fuego Energéticamente eficiente Fabricado en el lugar EstéticoDesventajas: • • • • Baja resistencia a la tensión Baja ductilidad Inestabilidad volumétrica Baja relación Resistencia/Peso

Las propiedades típicas del concreto son: • • • • • • • • • Resistencia a la compresión = 35 MPa Resistencia a la flexión = 6 MPa Resistencia a la tensión = 3 MPa Módulo de elasticidad = 28 GPa Relación de Poisson = 0.18 Deformación por tensión a la falla 0.001Coeficiente de expansión térmica = 10-5/ºC Deformación última por contracción = 0.05 – 1.0% Densidad = 2400 kg/m3

1.2. Desarrollo Histórico del Cemento y el Concreto Desde la antigüedad, los constructores han tratado de encontrar materiales que puedan utilizarse para unir rocas o ladrillos. Quizás el material cementante mas antiguo utilizado ha sido el lodo, algunas veces mezclado con paja para unirladrillos secos, como se usaba en el antiguo Egipto. Tales materiales sólo eran efectivos en climas secos, puestos que no tienen resistencia al agua.. Los Babilonios y sirios algunas veces utilizaron betunes naturales para unir rocas y ladrillos. En nuestra actualidad, se puede
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utilizar una gran variedad de conglomerantes como los cementos orgánicos (epóxicos) que se utilizan similarmentepara unir elementos estructurales. Los cementos no-hidráulicos Los primeros materiales calcáreos utilizados como cementos en morteros fueron yeso y cal. Se cree que los Egipcios utilizaron morteros de yeso en la construcción de la pirámide de Keops (~3000 a.C.); que se preparaba calcinando yeso impuro, que mezclado con agua, produce el fraguado de este material que es debido a la recombinación delyeso calcinado con el agua de cristalización que había sido separada durante el proceso de calentamiento: 2CaSO 4 • 2H 2 O ⎯130⎯→ 2CaSO 4 + 1/2H 2 O + 3H2 O ⎯°C (1.1)

Este material se usaba en vez de caliza porque requería de una temperatura relativamente baja (~130°C). Los morteros basados en yeso no son resistentes al contacto con el agua, porque el yeso es relativamente soluble. Los morterosde cal se comenzaron a usar en Egipto sólo en el periodo Romano, pero fueron utilizados mucho antes en Creta, Chipre, Grecia y en Medio Oriente (6000-12000 a.C). Estos materiales se preparaban calcinando caliza:
CaCO 3 ⎯1000⎯→ CaO + CO 2 ⎯ °C (1.2)

El mortero de cal es conocido a veces como mortero aéreo puesto que endurece en aire. Su endurecimiento se debe esencialmente a la evaporación...