Ferrocemento

El ferrocemento [ ^{1 ]} es un sistema de construcción que utiliza mortero reforzado ^{[ 2 ]} o yeso (cal o cemento , arena y agua) aplicado sobre una "armadura" de malla metálica, tejido, metal expandido o fibras metálicas, y varillas ^de acero delgadas y muy juntas, como las barras de refuerzo . El metal comúnmente utilizado es hierro o algún tipo de acero, y la malla está hecha con alambre con un diámetro entre 0,5  mm y 1  mm. El cemento suele ser una mezcla muy rica de arena y cemento en una proporción de 3:1; cuando se usa para hacer tableros, no se usa grava, por lo que el material no es hormigón.

El ferrocemento se utiliza para construir superficies y estructuras relativamente delgadas, duras y resistentes, con diversas formas, como cascos de barcos, cubiertas de conchas y depósitos de agua. El ferrocemento se originó en la década de 1840 en Francia y los Países Bajos, y es el precursor del hormigón armado . Tiene una amplia gama de otros usos, incluyendo escultura y componentes prefabricados para la construcción. El término «ferrocemento» se ha extendido a otros materiales compuestos , incluyendo algunos que no contienen cemento ni material ferroso.

Los " puertos Mulberry " utilizados en el desembarco del Día D estaban hechos de ferrocemento, y sus restos aún pueden verse en centros turísticos como Arromanches .

El cemento y el hormigón se usan indistintamente, pero existen distinciones técnicas y el significado de cemento ha cambiado desde mediados del siglo XIX, cuando se originó el ferrocemento . Ferro- significa hierro, aunque el metal comúnmente utilizado en el ferrocemento es el acero de aleación de hierro . En el siglo XIX y anteriores, cemento significaba mortero ^{[ 3 ]} o piedra o teja triturada mezclada con cal y agua para formar un mortero resistente. ^{[ 4 ]} Hoy en día, cemento generalmente se refiere al cemento Portland , ^{[ 5 ]} El mortero es una pasta de un aglutinante (generalmente cemento Portland), arena y agua; y el hormigón es una mezcla fluida de cemento Portland, arena, agua y agregado de piedra triturada que se vierte en el encofrado. El ferrohormigón es el nombre original del hormigón armado (hormigón blindado), conocido al menos desde la década de 1890 y en 1903 fue bien descrito en el Society of Engineer's Journal de Londres ^{[ 6 ]} , pero ahora se confunde ampliamente con el ferrocemento.

El ferrocemento fue desarrollado independientemente por dos inventores franceses: Joseph-Louis Lambot y Joseph Monier . En 1848, Lambot construyó un barco utilizando un sistema de cemento y malla de hierro, ^{[ 7 ]} que posteriormente exhibió en la Exposición Universal de 1855 con el nombre de ferrocemento . Si bien patentó el método en Bélgica ese mismo año, la patente solo era válida dentro de ese país.

Joseph Monier, inicialmente jardinero, patentó su versión de cemento reforzado en julio de 1867 para la fabricación de urnas, jardineras y cisternas, tradicionalmente hechas de cerámica frágil y costosa . En 1875, amplió su patente para incluir aplicaciones estructurales como puentes, creando uno de los primeros puentes de hormigón armado. El exterior de la estructura se diseñó para imitar la madera rústica, un ejemplo temprano de hormigón imitación madera.

En la primera mitad del siglo XX, el ingeniero italiano Pier Luigi Nervi impulsó el uso del ferrocemento ( en italiano : ferro-cemento ) en el diseño arquitectónico y estructural.

El hormigón armado posee una resistencia relativamente buena y una gran resistencia al impacto. En la construcción de viviendas en países en desarrollo, ofrece una mayor resistencia al fuego, a los terremotos y a la corrosión que los materiales tradicionales, como la madera, el adobe y la piedra. En los países desarrollados, se ha popularizado en la construcción de yates debido a su rápida adquisición, lo que permite reducir costes al contar con mano de obra propia. Entre las décadas de 1930 y 1950, se popularizó en Estados Unidos como método de construcción y escultura para la arquitectura vanguardista , como demuestran los Dinosaurios de Cabazon y las obras de Albert Vrana .

La forma deseada se puede construir mediante una estructura multicapa de malla, sostenida por una armadura o rejilla, construida con barras de refuerzo y sujeta con alambre. Para un rendimiento óptimo, el acero debe ser tratado contra la corrosión ( galvanizado ) o de acero inoxidable . Sobre esta estructura terminada, se aplica una mezcla apropiada ( mortero o lechada ) de cemento Portland , arena y agua y/o aditivos para que penetre en la malla. Durante el fraguado, el conjunto puede mantenerse húmedo para asegurar que el hormigón fragüe y endurezca lentamente y evitar la formación de grietas que puedan debilitar el sistema. Se deben tomar medidas para evitar el aire atrapado en la estructura interna durante la fase húmeda de la construcción, ya que esto también puede crear grietas que se formarán al secarse. El aire atrapado deja huecos que permiten que el agua se acumule y degrade (oxide) el acero. La práctica moderna a menudo incluye la proyección de la mezcla a presión (una técnica llamada hormigón proyectado ) u otro método para eliminar el aire atrapado.

Las estructuras antiguas que han colapsado ofrecen pistas sobre mejores prácticas. Además de eliminar el aire en contacto con el acero, los aditivos modernos para concreto pueden incluir aditivos líquidos acrílicos para ralentizar la absorción de humedad y aumentar la resistencia al impacto del producto endurecido, o para modificar las tasas de curado. Estas tecnologías, tomadas del sector de la instalación de baldosas comerciales, han contribuido enormemente a la restauración de estas estructuras. ^{[ 8 ]} Se puede añadir fibra de vidrio o polietileno picada para reducir la aparición de grietas en la capa exterior. (La fibra picada podría inhibir la buena penetración del mortero en las estructuras de malla de acero. Esto debe tenerse en cuenta y mitigarse, o limitarse a su uso en las capas exteriores posteriores. Las fibras picadas también pueden alterar o limitar algunas técnicas de modelado en húmedo).

La ventaja económica de las estructuras de hormigón armado radica en que son más resistentes y duraderas que algunos métodos de construcción tradicionales. Las estructuras de hormigón armado se pueden construir rápidamente, lo que puede ofrecer ventajas económicas. ^{[ 9 ]}

En India , el hormigón armado se usa con frecuencia porque las construcciones hechas con él son más resistentes a los terremotos . La resistencia a los terremotos depende de una buena técnica de construcción.

En la década de 1970, los diseñadores adaptaron sus diseños de yates al entonces popular método de construcción casera de embarcaciones con ferrocemento. Su gran atractivo radicaba en que, con una inversión y costos mínimos, y aplicando una habilidad razonable, un aficionado podía construir un casco de yate liso, resistente y robusto. Un casco de ferrocemento puede resultar tener un peso similar o incluso menor que un casco de plástico reforzado con fibra (fibra de vidrio), aluminio o acero .

Básicamente existen tres tipos de métodos de ferrocemento. Son los siguientes:

1. Sistema de armadura: En este método, la estructura de acero se suelda a la forma deseada, a cuyos lados se fijan varias capas de mallas tensadas. Esto proporciona la resistencia suficiente para que el mortero se pueda rellenar presionando desde un lado y sosteniendo temporalmente desde el otro. El relleno de mortero también puede realizarse presionando el mortero desde ambos lados. En este método, la estructura de acero (barras) se ubica en el centro de la sección y, por lo tanto, contribuye al peso propio sin aportar resistencia.
2. Sistemas de moldeo cerrado: Varias capas de malla se fijan a la superficie del molde, manteniéndolas en su posición mientras se rellena con mortero. El molde puede retirarse tras el fraguado o permanecer instalado como parte integral de la estructura terminada. Si se va a reutilizar el molde, es necesario utilizar un agente desmoldante.
3. Sistema de moldeo integrado: Con un refuerzo mínimo, cualquier molde integral se considera inicialmente como una estructura base. Sobre este molde se fijan capas de malla a ambos lados y se aplica el enlucido desde ambos lados. Como su nombre indica, el molde permanece como parte integral de la estructura terminada (por ejemplo, perfiles en T dobles para pisos, techos, etc.). Se debe tener cuidado de que exista una conexión firme entre el molde y las capas que se rellenan posteriormente, de modo que el producto final constituya una unidad estructural integral.

Las ventajas de una construcción de hormigón armado bien ejecutada son su bajo peso, los bajos costos de mantenimiento y su larga vida útil en comparación con las construcciones puramente de acero. ^{[ 10 ]} Sin embargo, se considera crucial una precisión constructiva meticulosa, especialmente en lo que respecta a la composición cementicia y la forma en que se aplica en y sobre la estructura, así como el tratamiento que se le ha dado a dicha estructura para resistir la corrosión.

Cuando una lámina de hormigón armado se sobrecarga mecánicamente, tiende a doblarse en lugar de romperse o desmoronarse como la piedra o la cerámica. Como contenedor, puede fallar y tener fugas, pero posiblemente se mantenga intacta. Mucho depende de las técnicas de construcción empleadas.

Tomando como ejemplo los puertos Mulberry, se podrían fabricar unidades prefabricadas para puertos (como Jamestown en Santa Elena) donde la ingeniería civil convencional resulta difícil.

La desventaja de la construcción con hormigón armado radica en su naturaleza intensiva en mano de obra, lo que la hace costosa para su aplicación industrial en el mundo occidental. Además, existe el riesgo de degradación (oxidación) de los componentes de acero si quedan burbujas de aire en la construcción original, debido a una mezcla de hormigón demasiado seca o a no eliminar el aire de la estructura durante su fase húmeda de construcción mediante vibración, técnicas de pulverización a presión u otros métodos. Estas burbujas de aire pueden convertirse en charcos de agua a medida que el material curado absorbe la humedad. Si las burbujas se producen donde hay acero sin tratar, este se oxidará y se expandirá, provocando el fallo del sistema.

En la práctica moderna, la incorporación de aditivos acrílicos líquidos y otros avances en la mezcla de mortero reducen la absorción de humedad en comparación con las fórmulas antiguas y, además, aumentan la fuerza de adhesión para mitigar estos problemas. Los pasos de restauración deben incluir un tratamiento del acero para detener la oxidación, utilizando prácticas comunes en la reparación de carrocerías de automóviles.

• Tipos de hormigón
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• Red Educativa sobre Ferrocemento
• Barcos de ferrocemento Archivado el 17/06/2020 en Wayback Machine (en español)