Características físicas y mecánicas del cemento: fraguado, expansión, finura y resistencia
Resumen
El documento describe las principales propiedades físicas y mecánicas del cemento que determinan su uso en la construcción. Explica el fraguado y los requisitos normativos de sus tiempos, el ensayo de expansión con agujas de Le Châtelier, el efecto de la finura de molido y el ensayo de resistencia mecánica sobre probetas de mortero. El estudiante aprenderá a interpretar estos ensayos y sus límites.
Puntos clave
- El fraguado se controla con la aguja de Vicat y debe cumplir límites de principio y fin según la instrucción RC-08.
- Según RC-08, el principio del fraguado debe ser >45 min en resistencia muy alta y >60 min en alta, media y baja; el final debe ser <12 horas.
- A mayor finura, el fraguado es más corto y rápido.
- La expansión se ensaya con agujas de Le Châtelier (EN 196-3) y, según RC-08, nunca debe superar 10 mm.
- Los granos de cemento solo se hidratan en unos 0,01 mm de profundidad, por lo que un cemento grueso rinde poco.
- La resistencia se mide sobre probetas prismáticas de 4x4x16 cm con relación agua/cemento de 0,5, a 2, 7 y 28 días.
Características Físicas y Mecánicas del Cemento
Las principales características físicas y mecánicas del cemento son fundamentales para su aplicación en la construcción. A continuación, se detallan las más relevantes:
Fraguado del Cemento
La velocidad de fraguado está limitada por las normas, que establecen un periodo de tiempo, a partir del amasado, dentro del cual deben producirse el principio y el fin del fraguado. El fraguado es un proceso continuo que se inicia al amasar el cemento y se prolonga con el endurecimiento sin solución de continuidad. El establecimiento del principio y el fin del fraguado se realiza mediante la aguja de Vicat.
El procedimiento consiste en la realización de penetraciones sobre una probeta con la aguja de Vicat para determinar los tiempos de fraguado.
De acuerdo con la instrucción RC-08, el fraguado del cemento debe cumplir los siguientes requisitos:
- Resistencia muy alta: Principio del fraguado >45 min, Final del fraguado <12 horas.
- Resistencia alta, media, baja: Principio del fraguado >60 min, Final del fraguado <12 horas.
El fraguado está relacionado con la finura del cemento, de modo que a mayor finura, el fraguado es más corto y rápido. Por otra parte, el fraguado puede verse afectado por la presencia de materia orgánica, el almacenamiento prolongado o la sequedad del ambiente.
La Expansión del Cemento
Los ensayos de estabilidad de volumen tienen por objeto determinar a corto plazo el riesgo de expansión tardía que puede presentar un cemento fraguado, debido a la hidratación del óxido de calcio y/o de magnesio libres.
El ensayo (EN 196-3) utilizado es el de las agujas de Le Châtelier, que consiste en un molde cilíndrico abierto por una generatriz y terminado por dos agujas para amplificar la expansión.
Una vez rellenado el molde con la “pasta”, se mantiene 24 horas en la cámara húmeda. A continuación, se mide el aumento de la distancia entre las dos agujas tras haber sumergido el molde en agua en ebullición durante 3 horas.
Según la instrucción RC-08, en ningún caso la expansión debe ser superior a 10 mm.
Finura de Molido del Cemento
La finura de molido está relacionada con el valor hidráulico del cemento, ya que influye en la velocidad de las reacciones químicas (RQ) que tienen lugar durante el fraguado y el primer endurecimiento.
Al entrar en contacto con el agua, los granos de cemento se hidratan solo en una profundidad de 0,01 mm, de modo que si fueran muy gruesos, el rendimiento sería muy pequeño al quedar en su interior un núcleo prácticamente inerte.
En el caso de que el cemento fuese muy fino, se observan los siguientes efectos:
- Presenta una retracción y un calor de fraguado muy elevados.
- El conglomerante es más susceptible a la meteorización (envejecimiento) tras un almacenamiento prolongado.
- Disminuye la resistencia a las aguas agresivas.
- Aumenta la resistencia mecánica.
La determinación de la finura se realiza de acuerdo con las normas UNE 80122, 80107 y 80108.
Resistencia Mecánica del Cemento
Como resistencia de un cemento se entiende la de un mortero normalizado, amasado con arena de características y granulometría determinadas y una relación agua/cemento de 0,5, según la norma UNE 80101.
Las probetas son prismáticas de 4x4x16 cm³. Los ensayos se realizan a los 2, 7 y 28 días.
La resistencia mecánica de un hormigón será mayor cuanto mayor sea la del cemento utilizado.
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Qué límites de fraguado fija la instrucción RC-08?
Para resistencia muy alta, el principio del fraguado debe ser superior a 45 minutos. Para resistencia alta, media y baja, debe ser superior a 60 minutos. En todos los casos, el final del fraguado debe producirse antes de 12 horas.
¿Qué ensayo se usa para medir la expansión del cemento?
Se emplea el ensayo de las agujas de Le Châtelier (EN 196-3), que mide el aumento de distancia entre dos agujas tras sumergir el molde en agua en ebullición durante 3 horas. Según RC-08, la expansión no debe superar 10 mm.
¿Cómo afecta la finura del cemento a su comportamiento?
Un cemento muy fino presenta mayor retracción y calor de fraguado, es más susceptible a la meteorización y disminuye su resistencia a aguas agresivas, aunque aumenta la resistencia mecánica. Un cemento grueso desaprovecha su interior, pues los granos solo se hidratan en una capa de unos 0,01 mm.
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