Historia de los materiales

1 Breve historia

Haca el ao 3000 a.C. Haban aparecido la mayora de los materiales tradicionales de construccin: la madera (donde la haba) y la piedra para estructura y cerramiento; la piel como impermeabilizante en lugares lluviosos y los tejidos y la tierra en zonas desrticas; el ladrillo, la tierra y la cal para el cerramiento de paredes. El hierro se reserva para las herramientas (las civiles y las militares).

Hacia el ao 1200 a.C: En Micenas ya aparecen las cerraduras y los pestillos para puertas. Es la cerradura ms antigua de las conocidas, en la que el pestillo como el ojo de la cerradura y la llave constituyen una unidad funcional.Hacia el 600 a.C: Los romanos introducen un nuevo aglomerante, la puzolana (tierra de pozzuoli) y el empleo del hierro como refuerzo de la piedra (Pont Salarius sobre el Tber). TarquinoPrisco ordena tender el primer puente de piedra sobre el ro Tber. Es el Pons Salarius.Este puente se pudo construir despus de levantar la prohibicin religiosa de construir con hierro, con lo que se pudieron emplear grapas de este metal.

Haca el 300 a.C: Los griegos ponen las bases para el uso del tornillo (plano inclinado helicoidal).

Hacia el 180 a. C: Se normaliza el mortero de aire (cal apagada y arena en la proporcin 1:2). Fue Marco Porcio Catn (Catn el viejo). En esa misma poca Eumenes II, rey de Prgamo, hace construir una tubera de agua a presin de varios kilmetros.

Hacia el 150 a.C: Los romanos inventan el primer mortero hidrulico a base de cal calcinada y las puzolanas procedentes del Vesubio, a los que se agrega polvo de ladrillo. Es un mortero que se endurece con la humedad (hidrlisis, fraguado y endurecimiento). Se utiliza en la construccin de arcos y bvedas.

Hacia el 100 a.C:Los sirios hacen transparente el vidrio en Sidn posibilitando su empleo en la construccin para el cierre sin prdida de luz. El inters de los romanos por el vidrio transparente y la proliferacin de talleres de calidad dudosa dio lugar a la aparicin de la marca CCAA (Colonia Claudia Agruppinensis Augusta), la primera marca de calidad conocida.Hacia el ao 100 de nuestras era: Se utilizan ladrillo huecos (tubuli) para la conduccin del aire caliente en los sistemas de calefaccin romanos. En esta misma poca aparecen las primeras tuberas para el suministro de agua potable mediante el empleo del plomo (venenoso y cancergeno).Hacia el 880: Se perfeccionan la vidrieras coloreadas. Todava el vidrio de ventanas se consigue con fragmentos de recipientes de gran dimetro (con ligera curvatura). En la arquitectura mozrabe se usa el hierro en la rejera.1330: Se inventa el vidrio lunar lo que aproxima al vidrio plano al conseguir placas redondas o en media luna de gran tamao, que cortadas en cuadrados para formar los vidrios de ventanas.1400: Aunque los babilonios ya utilizaban azulejos coloreados es en 1400 cuando se inventa un esmalte cubriente para la cermica. Los rabes hace un profuso uso de los azulejos (las maylicas de Mallorca)1539: El secretario de Enrique VIII de Inglaterra fabrica las primeras caeras de plomo fundido sin soldadura.1678: Hooke establece la teora de la elasticidad, es decir la proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformacin por dilatacin en su texto De potentia restitutiva. La constante de proporcionalidad entre la tensin y la deformacin se conoce como mdulo de elasticidad.1728: Payne descubre un mtodo para fabricar la chapa de hierro al fundir juntos hierro en bruto y escoria de hierro. Esta es la idea bsica del proceso Martn. Adems introduce el empleo de la tcnica de laminado para la obtencin de chapa. Esta laminacin es posible gracias a que con su propuesta se acerca a la fabricacin de acero que es ms dctil que la fundicin.1729: El tratado Sciencie des ingenieurs de Balidor introduce el razonamiento cientfico en la construccin. Por primera vez se renen, en un solo texto de objetivos prcticos, los conocimientos tericos que permiten resolver los problemas de los ingenieros militares.Por un lado, mediante razonamientos matemticos, se desarrollan los mtodos para determinar los espesores de los estribos de las bvedas. Por otro lado, se desarrollan reglas para el dimensionamiento de vigas de madera, deducidas de la experimentacin sistemtica hasta la rotura.1741: Se utiliza el acero como material para un puente colgante en Inglaterra.1754: Cort inventa el proceso de laminado del hierro. Este ao se inicia la construccin de la iglesia de Ste. Genevive en Pars donde se introduce el acero como parte integrante de la estructura.1756: Smeaton vuelve a utilizar el cemento romano mezclando cal y arcilla en la construccin de un faro.

1779: La fundicin sustituye a la mampostera en los puentes.1780: Reignier fabrica los primeros cables de acero.1786: Watson fabrica chapa de acero baada en cinc resistente al xido siguiendo una observacin del francs Malouin. Primero se pulen y se la introduce en un bao de cloruro amnico1790:James Keir descubre el acero corten que se protege de la oxidacin con una capa previa de xido que impide el progreso del oxgeno en el acero. Esta capa de proteccin se provoca con una solucin previa en cido ntrico concentrado que la limpia. Despus se introduce en cloruro de amonio para mejorar la adherencia del recubrimiento y , por fin se baa a alta temperatura en un bao de zinc.1796: Parker somete a coccin la cal obteniendo un aglomerante al que llama cemento romano.1801: Boulton y Watt utilizan la fundicin para los edificios en columnas, marquesinas y vigas.1807: Young generaliza la proporcionalidad de los materiales elstico proponiendo el mdulo de elasticidad a partir de la propuesta de Hooke para el caso particular para la dilatacin elstica. Young establece los valores del mdulo que define para numerosos materiales.1820: Burr inventa un procedimiento para fabricar tubos de plomo sin soldadura basado en la compresin del plomo colado. McAdam utiliza un procedimiento artificial para las capas de rodadura de las carreteras en base a grava y gravilla.1821: Berthier inventa el acero al cromo aumentando su resistencia y dureza1824: Aspdin fabrica el primer cemento artificial a partir de creta calcinada y mortero de cal. Lo llam cemento Portland debido a que su color final era parecido al de las piedras naturales de esa localidad inglesa.1828: Walker inventa la chapa ondulada que es ms resistente. Spencer racionaliza el proceso de fabricacin con laminadores de hierro.1839: La industria de la construccin naval introduce la construccin mixta de hierro y madera, adems de la preocupacin por la corrosin por diferencia de potencial elctrico entre el hierro y el cobre.1844: Lucas Chance construye el primer horno continuo para el estirado del vidrio que permiti la obtencin del vidrio plano. En este mismo ao Galloway inventa un revestimiento formado por pedazos de corcho pegados mediante gutapercha. Es el primer linleo (nombre derivado del aceite de linaza). La gutapercha es una resina de la savia de los rboles tipo Pallaquium de Malasia. A partir de 80 C se puede amasar y laminar.1844: Yale inventa la cerradura de seguridad con llaves que incluyen ranuras y entalladuras que cuando coinciden hacen girar el bloque de la cerradura. Jon son perfecciona la fabricacin del cemento Portland al aumentar la temperatura del horno de calcinacin y moliendo el resultado.

1847: Siemens construye una mquina capaz de revestir los cables elctricos de gutapercha.Material ste que no resiste las aguas freticas.1849: Joseph Monier, un jardinero de 26 aos, inventa el hormign armado. La idea le sobrevinode la observacin del armado que las plantas se dan mediante el uso de fibras elsticas y lignificadas.1850: Wolf fabrica acero al nquel con alta resistencia a la corrosin manteniendo la resistencia y la dureza. Gorrie construye la primera mquina frigorfica para el enfriamiento de espacios.1852: Werder construye la primera mquina universal para realizar ensayos traccin, compresin, corte, etc., a los materiales. Thomson (el futuro lord Kelvin) inventa el principio de la bomba de calor.1854: Merian aplica el asfalto (procedente de Trinidad y del Mar Muerto) a las capas de rodadura de las carreteras. De este modo mejora la solucin de Mcadam con gravas y gravillas.1855: Bessemer inventa el convertidor que abarata sustancialmente la produccin de acero.1856: Pantotsek inventa el procedimiento para fabricar vidrio irisado.1857: La empresa Otis instala el primer ascensor para personas en el edificio de cinco plantas de la tienda de porcelanas Haughwout & Co.1858: Oxland alea el acero con wolframio con lo que consigue que aumente su resistencia aldesgaste y a la accin del calor y, sobre todo, su dureza.1859: Sainte-Claire consigue hacer econmicamente posible la produccin lingotes de aluminio.1862: Langen inventa el cemento Portland siderrgico al observar el poder hidrulico de lasescorias de altos hornos.1867: Thomson inventa la soldadura elctrica por resistencia. Baeyer identifica las diferencias entre la condensacin y polimerizacin estableciendo las bases para la qumica de los plsticos1882: Abbot prueba distintas aleaciones que culminan en 1913 con el acero inoxidable1886: Hall y Hroult inventan un procedimiento para la produccin industrial de aluminio.Dring inventa el hormign pretensado.1890Schott crea el primer vidrio capaz de soportar un cambio brusco de temperatura. Es elvidrio de silicato de boro.1892Khlewein inventa el cemento de amianto o fibrocemento. Es un material impermeableque posibilita la fabricacin de placas de cubierta, depsitos, etc.1893De Place inventa los ensayos no destructivos de metales mediante un percutor y unreceptor de las ondas generadas.Drummon establece un procedimiento para la produccin de fibra de vidrio.1894Sackett patenta el cartn yeso.1895La empresa Rehin und Lahn fabrica la primera hormigonera facilitando la homogeneidaddel amasado.1897Krische inventa la galalita un plstico a partir del queso fresco de leche descremada.1899Hennebique construye el primer edificio de hormign armado.1900Kipping descubre la silicona en los experimentos con fibras artificiales basadas encadenas de silicio. No se explotan hasta el aos 1942.Fouch crea la soldadura autgena mediante la combustin de acetileno con oxgenopuro.1903Brinell establece el sistema que lleva su nombre de medir la dureza de una superficie porel dimetro de la huella de la aplicacin de una bola de acero en determinadascondiciones.1904Freysinnet mejora el hormign pretensado, calculando la disposicin de los elementos deacero dentro de la pieza de hormign.1906Wilm inventa el duraluminio. Es una aleacin de aluminio, cobre y magnesio. Es ligero yresistente.1907Srensen introduce el concepto de ph.1909Baekeland crea el caucho sinttico, fuente de los plsticos duros.1912Se fabrica por primera vez el Policloruro de Vinilo, a partir de la obtencin del cloruro devinilo por Regnault en 1862.1913Se aprecia que la aleacin de acero con cromo y nquel es inoxidable.1928Bauer descubre el plstico transparente (plexigls). Es el polimetacrilato.1929Bayer fabrica la primera resina de polister. Tienen gran importancia para la fabricacinde pinturas resistentes a la meteorologa.1930Se fabrica a gran escala la fibra de vidrio.1933Los qumicos de la ICI britnica descubren el polietileno.1935Wick descubre un mtodo para la fabricacin masiva del PVCSokolov inventa el procedimiento de ensayo no destructivo de materiales mediante ultrasonido.

1946CIBA inventa el pegamento de dos componentes, el Araldit. Es la primera resinaepoxdica.1948Se fabrican los plsticos armados con fibra de vidrio.1950Se comienza la fabricacin de nuevas fibras textiles sintticas como el draln. Son elorigen de los actuales geotextiles utilizados en la construccin.1953Ziegler obtiene el polietileno.1958Pilkington establece el procedimiento para la fabricacin de vidrio plano de precisin en suespesor sin necesidad de pulido.1963Se descubren las fibras de carbono para aumentar la resistencia de los materiales ligeros.1967La empresa Schott obtiene la cermica de vidrio (vitrocermica) que no presentadilatacin mensurable.1973La universidad de Delaware construye la primera casa equipada con placas solares.1980Nace el reciclado de materiales.Hemos parado en este punto porque lo que significa de final de un ciclo. Elreciclado de los materiales es el reconocimiento de que ni posible ni sensato seguirextrayendo materiales de la naturaleza de forma ilimitada y, desde el punto de vista de laformacin en materiales, que esta disciplina sufrir una transformacin al tener queocuparse de la reutilizacin de los materiales hasta agotar sus posibilidades en undeterminado marco tecnolgico.Afortunadamente, la construccin es consciente del cambio de situacin y nosllegan los ecos de los primeros ejercicios de fabricacin orientada por la eficienciaenergtica y la capacidad de reutilizacin del material. Los pases con escasez de suelo yde macizos montaosos son los primeros en reaccionar. Es el caso de Holanda que liderael empleo de materiales reciclados en la Unin Europea.2 Nuevas tendencias Escuela de Ingeniera Tcnica Civil. Arquitectura Tcnica. Materiales II______________________________10511 2007 Materiales de Construccin II 21En el apartado anterior se ha podido comprobar que siempre se ha procuradooptimizar el conocimiento tecnolgico encontrando, all donde haba recursos,soluciones a la mayora de los problemas constructivos. Naturalmente habadiferencias entre las ciudades y las zonas rurales como las haba entre lasciudades capitalinas, grandes consumidoras de recursos y las ciudadessecundarias. De Roma se sabe que la aglomeracin de la poblacin oblig aconstruir en altura llegndose a edificios de hasta 20 metros de altura concierta facilidad. Pero los hitos de la antigedad residan en los aciertos mssutiles tales como el vidrio transparente para el cierre que deja pasar la luz olos metales para la conduccin de agua, an con riesgos de envenenamiento,como ocurra con el plomo.Lo que caracteriza a nuestra poca es la explotacin refinada, hasta convertirlosen distintos, de materiales tradicionales como la cermica y el vidrio o materialesconvencionales como el cemento o el acero. El hormign que es imbatible en laobra civil presenta una paradoja en la edificacin media y pequea. En efecto, loscuidados para garantizar la durabilidad de la estructura, puede hacer competitivassoluciones tradicionales que, al fin y al cabo, no requiere reciclado para serusadas de nuevo y resuelve con naturalidad problemas de aislamiento acstico.Evidentemente, los elementos resistentes horizontales se han de resolver conhormign armado o pretensado. Esta paradoja y otras semejantes puede llevar aque el sector d un paso (humilde) atrs para recuperar tcnicas tradicionalesseguras. Las nuevas tendencias van ligadas en gran medida a los desafos queplantea el diseo asociado, en general, a clientes poderosos. Cuanto mayores sonlos espacios y ms espectaculares los efectos buscados ms sofisticados tendrque ser los materiales involucrados: vidrios estructurales; adhesivos polivalentes;madera tratada, etc. Pero entre la sencillez de una edificacin familiartradicional de muros de sillera y fbrica sin instalaciones y un edificio devanguardia con los ltimos adelantos del catlogo de los fabricantes se sitanedificios medianos de viviendas con estructura convencional de hormignestructural en los que la industria encuentra un mercado masivo para sucapacidad puesta a prueba en los proyectos de vanguardia. En general laspropuestas ms atrevidas son versiones reducidas de los logros en los edificiosemblemticos. Las instalaciones son la parte ms llamativa con lasnecesidades artificiales ligadas con la industria del entretenimiento o el controltelemtico de los electrodomsticos. Los problemas tradicionales de laedificacin, tales como la seguridad estructural o frente al fuego y elaislamiento acstico o trmico son tambin generadores de nuevos materialesque intentan resolver la habitual dificultad del sector para solucionar losproblemas de la construccin moderna con estos requisitos. Igual ocurre conlos requisitos nuevos, tales como el impacto medioambiental o la seguridad enel uso.En resumen, a los materiales tradicionales (piedra, madera...) yconvencionales (hormign, acero) se suman dos nuevas fuentes generadorasde materiales: Los requisitos tradicionales de seguridad y aislamiento que laconstruccin actual resuelve con naturalidad (prefabricados, fibrade vidrio, silicona...) Los requisitos nuevos de respeto al medioambiente o de seguridaden el uso (materiales reciclados, antideslizantes...)

Y para conseguirlo se emplean, bsicamente, dos lneas de accin: La mejora de los materiales conocidos con determinadosmodificadores o con una conocimiento ms refinado de susposibilidades (cermicas monococcin, aceros de alta ductilidad,madera laminada tratada) La generacin de nuevos materiales en el sentido ms radical(resina epoxi, silicona, etc)