¿Para qué usamos el acero como refuerzo para el hormigón en comparación con otros materiales?

La historia del hormigón armado, no deja de ser, como tantas otras cosas de la vida, a veces, pura casualidad. Así, el mortero, conocido ya por los romanos, emprendió en el siglo XVIII, una nueva juventud. En efecto el hormigón romano, se fabricaba con mortero de cal, como material aglutinante, cal que se obtenía de las piedras calcáreas una vez sometida a altas temperaturas, próximas a los 2.000ºc durante varios días. Una vez calcinada, se reducía a polvo, y con él se fabricaba una mezcla, conjuntamente con arena y grava y agua que daba lugar a lo que conocemos como “mortarium” romano. El hormigón romano permitía construir estructuras de cal. Aun hoy, en italiano el “calcestrucco”, es sinónimo de hormigón. Hormigón, sí, pero sin armar. Opus caementicium, hormigón de construcción romano Durante el siglo XVIII, los ingenieros civiles ingleses, volvieron a recuperar las bondades del hormigón “romano”, y tras muchas pruebas, descifraron las dosificaciones utilizadas por los ingenieros romanos. Siguiendo con sus investigaciones, en Inglaterra, se empezó a fabricar un nuevo aglutinante, un cemento que, según su descubridor, John Aspin, una vez fraguado, “era tan duro como las rocas de Portland”. De ahí que ahora al cemento habitual lo conozcamos bajo el nombre de Portland. En la Francia de mitad del XIX, el jardinero de Versailles, Monier, verifica que los tiestos construidos con un armazón de alambre y recubiertos con mortero, son indestructibles. El material así construido permitía no solo fabricar tiestos, sino también depósitos, forjados, y cuantas formas resistentes se le ocurrieran. Junto con Monier, Lambot, Coignet seguían sus procedimientos y aparecieron diversas patentes, en donde todas sin excepción utilizaban alambre o barras de acero. En Inglaterra, Estados Unidos, en Alemania, la utilización del acero, como elemento de armar, fue una constante desde la época de los pioneros. Hennebique, constructor francés, internacionaliza el invento por todo Europa, y ya a finales del siglo XIX, el hormigón armado, siempre con acero, se convierte en un material habitual en la construcción. Detalle de los “tiestos” de Monier Sistema constructivo Hennebique La mezcla de estos dos materiales, o deja de ser casual, aunque si lo pensamos detenidamente, el acero, las barras de acero y el alambre, ya existían en la construcción, dado que, el hierro fundido y el acero se utilizaban desde los comienzos del siglo XIX. Cuando el hormigón, una material frágil a la tracción, que se fisura con facilidad, se arma, es decir se combina con un material mucho más dúctil, como el acero, que puede trabajar a tracción, se intenta superar su nula contribución a la tracción. Estamos pues frente a un nuevo material compuesto (hoy diríamos “composite”). Durante el siglo XX, la tónica sigue siendo la misma, aunque ya a partir de los años 30 se empieza a poner a punto el hormigón pretensado que, intenta trascender el pecado original del hormigón armado, evitando que éste fisure, y trabaje, de manera general a compresión. Con la aparición de los hormigones autocompactantes, a finales del siglo XX, mucho más fluidos, se empiezan a combinar con nuevos materiales de armar, y aparecen los hormigones con fibras diferentes al acero. No obstante, el fibrocemento, armado con asbestos, de nombre común amianto, ya era utilizado con profusión durante la primera década del siglo XX, aunque sus repercusiones sobre la salud, lo han proscrito definitivamente. Actualmente el hormigón se combina con fibras metálicas, de polipropileno, o fibra de vidrio, como elementos que sustituyen a las armaduras convencionales. Por ejemplo el GRC (Glass Fibre Reinforced Concrete) es un compuesto mineral de base cemento Pórtland reforzado con fibras de vidrio álcali-resistente, caracterizado por su gran ductilidad siendo normal un límite elástico de 10 MPa cuando la rotura alcanza los 17 MPa. El GRC nació en los años 70 en Europa, como resultado de una investigación para superar los problemas de los antiguos fibrocementos. Sus aplicaciones encontraron terreno abonado entre la creatividad arquitectónica por su facilidad de manufacturar con gran versatilidad elementos premoldeados con mínimo espesor y aspecto pétreo. Extendido su uso con gran rapidez en Europa, recibió un gran impulso en los Estados Unidos hace ya 25 años, cuando empezó a utilizarse la tecnología de conectar la placa moldeada en GRC con una estructura metálica ligera confeccionada a este propósito: “skin+stud frame” . Esta modalidad de manufactura es hoy en día la más empleada en soluciones de fachada, gracias a la rapidez con que puede ser definida una fachada, ya que con paneles de formatos muy grandes la economía en tiempo es evidente. Panel de fachada construido con GRC-Montaje de una “skin- stud frame”                   Dado que las fibras de vidrio convencionales, tales como las que refuerzan resinas o plásticos desde los años 40, no tienen durabilidad en el medio altamente alcalino del cemento, fue preciso desarrollar un tipo de fibra de adecuada a este uso incorporando zirconio al vidrio fundido, en proporción mínima del 15%. El GRC es un material que dada su alta dosificación de cemento (800 kg/m3) resulta muy rígido, razón por la cual la forma de conectar la estructura del edificio con los paneles de GRC debe garantizar el libre movimiento de las piezas para evitar que pueda fisurarse por efecto de movimientos de la estructura. Así, las distintas soluciones de elementos prefabricados en GRC deben prever que los movimientos del edificio no se transmitan de manera directa a los mismos, para lo cual, tanto insertos como anclajes deben contemplar elementos flexibles de transición. Fibras de acero y de polipropileno                     Otro “nuevo” hormigón, es el reforzado con fibras FRC, fibro reforzados de poliestireno o metálicas. Es una solución ideal para reducir fisuraciones, mejorar la resistencia a flexo-tracción y aumentar la durabilidad del hormigón en todo tipo de superficies. Incluso podrá reducir el mallazo en las obras. Evita las fisuras por retracción, creando una red tridimensional homogénea interna, mejorando la resistencia a la abrasión e impacto, aumenta la impermeabilidad y durabilidad. Sección de hormigón en rotura a flexión armado con fibras metálicas. Fachada del Mucem de Marseille construida con hormigón de fibras.                       Y finalmente, el Hormigón reforzado con fibras metálicas es un hormigón especial reforzado con fibra de acero trefilado de alta resistencia. Gracias a su composición este hormigón complementa la resistencia a compresión propia del hormigón con la resistencia a tracción del acero, dando como resultado un material de mejores cualidades, que amplía las posibilidades de diseño y cálculo de estructuras. El refuerzo uniforme que ejercen las fibras de acero en el hormigón - sutura de los áridos - permite además disminuir el espesor de la solera y las juntas de retracción, y en algunas condiciones incluso eliminar parte o la totalidad de la armadura. Está especialmente recomendado para la realización de hormigón proyectado/ gunitado, para pavimentos reforzados y como refuerzo del hormigón estructural. También en los países orientales, donde abunda la caña de bambú, se puede utilizar, con excelentes resultados para armar, mediante su manipulación, losas y elementos resistentes de diversos tipos, siguiendo el concepto de “cultivated building materials”. Ejemplo de losa armada con bambu mecanizado para mejorar la adherencia Finalmente, hemos tecnificado aquello que sabían las antiguas civilizaciones que trabajaron con el adobe, que ante la fisuración debida a la retracción al secarse al sol, armaban con paja….