¿Cuándo se inventó el primer cemento artificial?

Pont du Gard, Francia

Los datos históricos nos indican que ya se emplearon diversos morteros y hormigones en civilizaciones tan antiguas como la egipcia o la china hacia el 3000 A.C. Sin embargo, fueron los romanos los que utilizaron su famoso mortero formado de cal y adiciones de tierra volcánica abundante en Puzzoli, a las faldas del Vesubio. Con este material se construyeron numerosas obras, entre las que podemos destacar el teatro de Pompeya, los baños públicos de Roma, el Pont du Gard o el Panteón.

Hubo que esperar a 1756 cuando John Smeaton empleó morteros obtenidos por calcinación de mezclas de calizas y arcillas para reconstruir el faro de Eddystone. Años más tarde, en 1796, James Parker patenta un cemento hidráulico natural al calcinar caliza con impurezas de arcilla, denominándolo “Cemento Parker” o “Cemento Romano”. Son en estos años, a caballo entre el final del siglo XVIII y el principio del XIX cuando se registran numerosas patentes de cementos naturales, detacándose el cemento de Luois Vicat, fruto de la mezcla de cales y arcillas en proporciones adecuadas y molidas de forma conjunta. Ello permitió proyectar al propio Vicat el primer puente construido con hormigón en masa, el puente de Souillac, entre 1812 y 1824. Continue reading “¿Cuándo se inventó el primer cemento artificial?”

¿Qué es la curva de compactación de un suelo?

Seguimos con este post la divulgación de conceptos básicos relacionados con una de las unidades de obra que más patologías conlleva a largo plazo: la compactación. En otros posts anteriores ya hablamos de los tramos de prueba y de la compactación dinámica. La compactación constituye una unidad de obra donde la interacción entre la naturaleza del suelo, sus condiciones, la maquinaria y el buen hacer de las personas que intervienen en ella son cruciales. Desgraciadamente, en numerosas ocasiones se trata a la compactación como una unidad de obra complementaria o auxiliar. Las variables que más influyen en la compactación son la naturaleza del terreno, su grado de humedad y la energía aplicada. Estas variables se estudian a continuación.

Figura 1. Curva de compactación

La densidad, humedad y huecos están relacionados entre sí. Se trata de comprobar empíricamente lo que ocurre al someter a un suelo a un proceso de compactación. Dicho experimento consiste en golpear capas dentro de un cilindro, mediante un procedimiento normalizado, y medir la densidad seca y humedad en cada caso. Se realizará el estudio sometiéndolo a diversas energías de compactación y humedades.

Este experimento permite la obtención de las curvas de compactación, que relacionan el peso específico seco y la humedad de las muestras de suelo compactadas con una energía determinada, y que presentan un máximo, más o menos acusado, según su naturaleza. Los valores típicos de los pesos unitarios máximos secos oscilan entre 16 y 20 kN/m3, con los valores máximos en el intervalo de 13 a 24 kN/m3. Cifras superiores a 23 kN/m3 son raras, ya que este valor es cercano al hormigón húmedo. Los contenidos típicos de humedad óptima oscilan entre el 10 y 20% con un intervalo máximo del 5 al 30%. Generalmente se requieren cinco puntos con el objeto de obtener una curva fiable, con una humedad entre puntos que no se diferencien en más del 3%.

Se puede definir como índice de compactación (IC) a la relación entre el peso específico seco del terreno compactado y el peso específico seco óptimo.

Antes de llegar a la humedad óptima, el agua favorece la densificación al actuar con cierto efecto lubricante, pero al pasar de la óptima, la densidad seca decrece ya que el aire no sale tan fácil por los huecos, y el agua desplaza a parte de las partículas sólidas. La rama descendente de la curva tiende a aproximarse asintóticamente a la de saturación del suelo. Hogentogler (1936) considera que la forma de la curva de compactación se debe a dichos procesos de hidratación, lubricación, hinchamiento y saturación reflejados en la Figura 2.

Figura 2. Efectos del contenido de humedad en la compactación

Si se aplican diferentes energías de compactación, ocurre lo que se indica en la Figura 3: el peso específico seco máximo aumenta, pero con una humedad menor y las ramas descendentes se acercan de forma progresiva con humedades altas, ya que el aumento de energía lo absorbe el exceso de agua. Los máximos suelen situarse sobre la misma línea de huecos de aire, en general alrededor de na=5%.

Figura 3. Variación de la energía de compactación

La composición granulométrica del suelo y su sensibilidad al agua de su fracción fina son muy significativas al compactar. Los terrenos granulares sin finos presentan curvas de compactación aplanadas, sin un máximo muy definido, teniendo escasa influencia su humedad. Los suelos finos (más del 35% en peso) presentan pesos específicos secos más bajos que si no tuviesen tantos finos, y por consiguiente precisan de mayor humedad. Lo idóneo es una mezcla de tamaños más o menos continua, con un máximo del 10 al 12% de finos.

Figura 4. Curvas de compactación para diversos materiales (Johnson y Sallberg, 1960)

En obra suele ser difícil mantener contenidos de agua próximos al óptimo, lo cual implica que si las curvas de compactación tienen ramas con fuertes pendientes, éstos materiales van a ser más difíciles de compactar, ya que pequeños cambios de humedad causan fuertes bajas en la densidad. Son preferibles curvas con cuyas ramas tengan pendientes más suaves.

Veamos, en 8 minutos, a dar dos pinceladas sobre el concepto de curva de compactación. Espero que os guste.

Referencias:

HOGENTOGLER, C.A. (1936). Essentials of soil compaction. Proceedings Highway Research Board, National Research Council, Washington, D.C., 309-316.

JOHNSON, A.W.; SALLBERG, J.R. (1960). Factors that Influence Field Compaction of Soils. Bulletin 272. HRB, National Research Council, Washington, D. C., 206 pp.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2014). Equipos de compactación superficial. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 187. Valencia, 113 pp.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5. Ref. 402.

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Explosivos, según National Geographic

A continuación os paso, en varias partes, un documental de National Geographic, sobre los explosivos. Tras visionarlos, podrás contestar a las siguientes cuestiones:

  1. Define brevemente qué es una explosión
  2. ¿Qué elementos son necesarios para toda explosión?
  3. ¿Cuál es el primer explosivo del que se tiene constancia?
  4. ¿De qué está compuesta la pólvora?
  5. ¿Por qué se dice que la pólvora es sucia?
  6. ¿Cuál fue el primer explosivo militar moderno?
  7. ¿Qué se necesita para explosionar el trinitrotolueno?
  8. ¿Qué es el “efecto negativo” de la onda expansiva?
  9. ¿Cuál es el efecto más pernicioso para un edificio si recibe una explosión?
  10. ¿Cómo se puede proteger una estructura del impacto de un explosivo?
  11. ¿Cuántas veces es más potente un explosivo actual que la pólvora?
  12. ¿Qué significa que un explosivo sea estable?
  13. ¿En qué condiciones se da la “química extrema”, propia de una detonación?
  14. ¿Cuándo y dónde se hizo la primera prueba nuclear?, ¿a cuántas toneladas de TNT equivaldría?
  15. ¿Cuántas veces fue más potente la primera bomba H que la bomba de Hiroshima?
  16. ¿Cuál es la mayor bomba explosionada nunca?, ¿quién la explotó y cuándo?, ¿a cuántas bombas de Hiroshima equivalían?

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.