Empédocles de Agrigento, filósofo griego del siglo V a.C., postuló que los 4 elementos fundamentales de la naturaleza eran el fuego, el agua, el aire y la tierra. Si bien esta información fue postulada hace cientos de años, hoy en día el concreto le da vida a este postulado. De una manera metafórica, el concreto en sí posee los 4 elementos fundamentales. Inicialmente se requiere del fuego, el cual es esencial en la calcinación de los minerales, que posteriormente se transformarán en ese polvo que conocemos como cemento. El agua por su parte es aquel elemento encargado de activar los “poderes” aglutinantes del cemento. Es importante no olvidar que siempre en una mezcla de concreto existirán pequeñas burbujas de aire que completan el volumen final. Y el resultado final es una roca artificial que permite erigir edificaciones impresionantes.

Conocemos que los materiales que conforman el concreto principalmente son cemento, agregados finos, gruesos, agua y aditivos. Pero conozcamos un poco más acerca de cada uno.

Historia

Empecemos por el cemento. En la antigua Grecia y Roma, se descubrió que ciertos minerales poseían propiedades aglomerantes, lo cual conllevó a que estas civilizaciones erigieran magníficas obras de construcción con estos materiales, construcciones que aún perduran. Sin embargo, con la caída del Imperio Romano, el conocimiento del cemento se desvaneció. No fue sino hasta que Joseph Aspdin patentó el cemento Portland, llamado así por la isla donde fue desarrollado, que el material volvió a ser ampliamente utilizado. La Revolución Industrial trajo consigo un progreso sin precedentes, y la industria del cemento no se quedó rezagada.

Por su parte el agua, un recurso vital para la supervivencia humana, tiene un origen aún debatido. Se especula que pudo haber llegado a la Tierra a través del impacto de cometas o asteroides. A pesar de esta incertidumbre, hoy en día podemos acceder a fuentes de agua desde embalses, lagos, ríos o inclusive desde agua subterránea.

Los agregados finos, usualmente arena, se obtienen principalmente de rocas trituradas, sedimentos arrastrados por ríos, material de cantera o una combinación de estos. Por otro lado, los agregados gruesos, se derivan de la trituración de rocas, cantos rodados o combinación de estos.

En la actualidad, es imposible ignorar la presencia de edificios y estructuras construidas con concreto. ¿Cómo podríamos pasar por alto este hecho, considerando que el concreto es el segundo material más utilizado en el mundo, sólo superado por el agua?

Caracterización

Los materiales se subdividen en diversas categorías que abarcan su geometría, función, propiedades físicas, químicas o mecánicas, origen, entre otros aspectos. En el caso del agua, su clasificación se extiende según su origen, estado, aplicación y contenido químico. Por ejemplo, puede ser superficial, subterránea o de lluvia en cuanto a su origen. Respecto a su estado, se clasifica como líquida, sólida o gaseosa. Según su aplicación, puede ser potable, industrial, de riego o residual. Por último, en función de su contenido químico, se diferencia entre agua dulce y agua salada. En el contexto de la construcción, el agua utilizada suele ser agua dulce en estado líquido y libre de impurezas proveniente de diversas fuentes.

Respecto a los agregados, estos se clasifican principalmente según el tamaño, textura y su origen. Para clasificar los agregados según su tamaño se emplean técnicas como el tamizaje. Este tamizaje permite clasificar los agregados, de mayor a menor tamaño, en grava, arena, arcilla y limo. Respecto a su origen se pueden clasificar en proveniente de roca ígnea, sedimentaria o metamórfica. En el contexto de la construcción se emplean gravas y arenas, las cuales deben tener una textura rugosa que permita una adecuada adherencia entre los componentes del concreto.

Siguiendo con el cemento, este se puede clasificar en una variedad de categorías, especialmente según su aplicación. Estas categorías incluyen el uso general, moderado calor de hidratación, moderada resistencia a los sulfatos, alta resistencia inicial, bajo calor de hidratación y alta resistencia a los sulfatos. Finalmente, los aditivos se clasifican según su propósito, su composición química y/o su forma de presentación.

Ventajas y desventajas

Como en todos los aspectos de la vida, cada acción conlleva una reacción, como bien lo expresó Newton en su tercera ley del movimiento. Estas consecuencias pueden ser tanto positivas como negativas. En este sentido, es crucial analizar tanto las ventajas como las desventajas asociadas con el uso de cada material.

Normatividad

La normatividad es vital en el campo de la construcción ya que es el sello de calidad que permite dar la confiabilidad de que los materiales y procesos constructivos tendrán un buen desempeño. A continuación, se destacan algunos de los estándares que regulan los materiales (se profundizará en el tema normativo posteriormente).

Cemento

·        ASTM C150 Standard Specification for Portland Cement

·        ASTM 1157 Standard Performance Specification for Hydraulic Cement

·        NTC 121 Especificación de desempeño para cemento hidráulico

Agregados

·        ASTM C33 Standard Specification for Concrete Aggregates

·        NTC 174 Concretos. Especificaciones de los agregados para concreto

Agua

·        ASTM C1602 Standard Specification for Mixing Water Used in the Production of Hydraulic Cement Concrete

·        NTC 3459 Concretos. Agua para la elaboración de concreto

Aditivos

·        ASTM C494 Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete

·        NTC 1299 Concretos. Aditivos químicos para concreto