4.4.1. Ensayos de cementos
El cemento es el elemento base para la elaboración de los distintos hormigones y para algunos de los morteros; por tanto, es necesario caracterizarlo y conocer previamente sus propiedades con el fin de emplear el más adecuado.
Antes de empezar con los ensayos, cabe indicar que el Real Decreto 956/2008 contiene la instrucción para la recepción de cemento (RC-08), que regula la recepción de los cementos, además de las prescripciones mecánicas, físicas y químicas correspondientes a los distintos tipos de cemento y los ensayos que permiten su comprobación.
A) Determinación de la consistencia normal, del tiempo de fraguado y de la estabilidad de volumen
La norma UNE-EN 196-3:2005 indica cómo determinar la consistencia, el tiempo de fraguado y la estabilidad de volumen de los cementos. Estos ensayos se realizan a la pasta fresca de cemento, amasada en el propio laboratorio. Para llevar a cabo los dos primeros ensayos se usa el instrumento llamado aparato de Vicat, mientras que para el ensayo de estabilidad de volumen se emplea el equipo de Le Chatelier.
Agujas de Le Chatelier
Aparato de Vicat
El tiempo de fraguado se determina midiendo la penetración de una aguja en la pasta de cemento. En el aparato de Vicat se sustituye la sonda por una aguja, la carga total del vástago móvil debe ser de 300 g y la aguja de su extremo de 1 mm de diámetro y 50 mm de longitud. Para llevarlo a cabo se rellena el molde con la pasta de consistencia normal y se van haciendo medidas de penetración de la aguja a intervalos de tiempo regulares: el inicio de fraguado es aquel tiempo que consigue que la aguja quede a 6 mm de la placa base y el final de fraguado es el tiempo para el cual la aguja solo penetra 0,5 mm en la pasta.
La estabilidad de volumen mide la expansión de la pasta de cemento de consistencia normal después de ser curada en cámara húmeda durante 24 h, a 20ºC y 90% de humedad, y de ser llevada luego a ebullición.
El instrumento empleado en este ensayo (Le Chatelier) consta de un molde cilíndrico sin cerrar totalmente en los extremos, lo que le confiere elasticidad. El instrumento lleva adheridas dos agujas paralelas que se separan si la muestra aumenta de volumen.
B) Determinación de las resistencias mecánicas (UNE-EN 196-1:2005)
Los ensayos descritos por esta norma determinan la resistencia mecánicas a esfuerzos de flexión y de comprensión de morteros de cemento.
Las probetas son prismáticas de 40 x 40 x 160 mm y deben ensayarse a las 24, 48 y 72 horas y 7 y 28 días.
Los ensayos se realizan en una máquina universal de ensayos provista de platos de compresión como utillaje para el ensayo de resistencia a la compresión, y de dos rodillos de apoyo y uno de carga para el ensayo de flexión.
Ensayo de flexión
La resistencia a la flexión se calcula aplicando la carga verticalmente con el rodillo de carga, sobre la probeta que descansa sobre los rodillos soporte, mediante la ecuación.
Rf = (1,5 * F * L) / b^3
Rf = resistencia a la flexión (MPa)
F = carga en el momento de rotura (N)
L = distancia entre soportes (mm)
b = lado de la sección cuadrada de la probeta (mm)
Rc = Fc / 1600
RC = resistencia a la compresión (MPa)
Fc = carga de rotura (N)
1.600 = superficie (mm^2)
C) Determinación de calor de hidratación por el método de disolución (UNE-EN 196-8:2010)
Este ensayo mide el calor de hidratación del cemento mediante la comparación del calor de disolución de un cemento seco y la misma cantidad de un cemento hidratado durante 7 o 28 días.
Para llevarlo a cabo se pesan 3 gramos de cemento seco y se vierten dentro del calorímetro en una disolución de HNO3 2N + 8 cm3 de HF, que deben sumar una masa de 425 gramos . Se agita y se esperan 20 minutos para leer la temperatura. Se repite la operación con el cemento hidratado.
Para corregir la masa del cemento seco, se calcina a 900ºC y se mide la masa que queda, ese será el valor que se use en los cálculos. Para corregir la del cemento hidratado se seca primero a 100ºC durante una hora y después se calcina.
Se calcula la diferencia de calor de disolución entre las dos muestras, teniendo en cuenta la capacidad calorífica del calorímetro.
D) Determinación de la densidad real mediante el picnómetro de líquido (UNE 80103:2013)
Este ensayo determina la densidad del cemento por desplazamiento de un líquido, que no reaccione con el cemento, dentro de un recipiente graduado.
El instrumento utilizado se conoce como volumenómetro de Le Chatelier y es una especie de matraz aforado que en su cuello tiene una parte graduada desde 0 hasta 24 cm3 con divisiones de 0,1 cm3. El líquido empleado para el ensayo puede ser queroseno libre de agua o nafta, tal y como indica la norma. La muestra puede ser cemento tal y como se recibe o puede ser calcinada previamente para que esté libre de pérdidas. En todo caso debe secarse a 105ºC durante 2 horas.
Para proceder al ensayo se llena el matraz con alguno de los líquidos citados hasta un nivel comprendido entre las marcas de 0 y 1 cm3 y se introduce en un baño termostático para que esté a temperatura constante. Se introducen alrededor de 64 g de cemento pesados con una precisión de 0,05 g y se hace girar el matraz para desprender burbujas de aire. Se toma la lectura final después de que el matraz haya estado sumergido en el baño termostático. Se lee la diferencia de volumen y se usa para calcular la densidad.
El instrumento utilizado se conoce como volumenómetro de Le Chatelier y es una especie de matraz aforado que en su cuello tiene una parte graduada desde 0 hasta 24 cm3 con divisiones de 0,1 cm3. El líquido empleado para el ensayo puede ser queroseno libre de agua o nafta, tal y como indica la norma. La muestra puede ser cemento tal y como se recibe o puede ser calcinada previamente para que esté libre de pérdidas. En todo caso debe secarse a 105ºC durante 2 horas.
Volunómetro de Le Chatelier
Para proceder al ensayo se llena el matraz con alguno de los líquidos citados hasta un nivel comprendido entre las marcas de 0 y 1 cm3 y se introduce en un baño termostático para que esté a temperatura constante. Se introducen alrededor de 64 g de cemento pesados con una precisión de 0,05 g y se hace girar el matraz para desprender burbujas de aire. Se toma la lectura final después de que el matraz haya estado sumergido en el baño termostático. Se lee la diferencia de volumen y se usa para calcular la densidad.
m = masa del cemento (g)
V = volumen de líquido desplazado (cm3)
E) Determinación de la expansión en autoclave (UNE 80113:2013)
Se describe aquí un ensayo de expansión o contracción de un cemento de consistencia normal, cuando es sometido a la acción del calor en un autoclave, durante 24 horas.
Para fabricar las probetas se usa una pasta de cemento de consistencia normal y sus dimensiones serán 25 x 25 x 285 mm.
Para realizar el ensayo se comienza por rellenar los moldes de las probetas con la pasta de cemento y seguidamente se introducen en la cámara húmeda (20 ± 1ºC y humedad relativa superior al 90 %), donde permanecerán dos horas. Una vez desmoldadas se toman medidas de la longitud de las probetas y se puede continuar con el ensayo o conservarlas en la cámara húmeda. Para seguir con el ensayo se vierte agua en el autoclave (entre 7 - 10 % del volumen total) y se colocan las probetas. Se cierra el instrumento y se aplica el programa de temperatura necesario para conseguir una presión de 2 MPa, la cual se mantiene durante las tres horas siguientes. A continuación se sacan las probetas y se enfría en agua hasta 20ºC en un tiempo de enfriamiento de 15 minutos.
Se mide la nueva longitud de la probeta y se da el resultado como porcentaje de la variación de la longitud.
4.4.2 Ensayos de hormigón
El ensayo del hormigón se realiza en dos estados: fresco y endurecido.
A) Ensayo asentamiento con cono de Abrams (UNE-EN 12350-2:2009)
Para efectuar el ensayo de asentamiento se coloca el cono de Abrams sobre una superficie lisa, plana y no absorbente, se sujeta apoyando los pies sobre las pestañas inferiores del instrumento. Se llena con la mezcla en tres capas iguales, compactadas con una varilla lisa de acero de 16 mm de diámetro y 60 cm de largo. Cuando se llega a la base superior se enrasa dejando la superficie de hormigón lisa. Se levanta el molde por pestañas superiores hasta dejar la muestra totalmente libre. Se mide el descenso producido en el punto central de la base superior con respecto a la altura original, dando así el valor del asentamiento.
Cuanto menor sea el valor del asentamiento mayor será el esfuerzo necesario para compactar el hormigón en obra.
El ensayo del hormigón se realiza en dos estados: fresco y endurecido.
A) Ensayo asentamiento con cono de Abrams (UNE-EN 12350-2:2009)
Para efectuar el ensayo de asentamiento se coloca el cono de Abrams sobre una superficie lisa, plana y no absorbente, se sujeta apoyando los pies sobre las pestañas inferiores del instrumento. Se llena con la mezcla en tres capas iguales, compactadas con una varilla lisa de acero de 16 mm de diámetro y 60 cm de largo. Cuando se llega a la base superior se enrasa dejando la superficie de hormigón lisa. Se levanta el molde por pestañas superiores hasta dejar la muestra totalmente libre. Se mide el descenso producido en el punto central de la base superior con respecto a la altura original, dando así el valor del asentamiento.
Cuanto menor sea el valor del asentamiento mayor será el esfuerzo necesario para compactar el hormigón en obra.
Cono de Abrams
B) Ensayo de consistencia con consistómetro Ve-Be (UNE-EN 12350-3:2009)
El ensayo consiste en forzar que una muestra, previamente moldeada en el cono de Abrams, tome la forma de un cilindro. Se lleva a cabo poniendo el cono en el interior del recipiente cilíndrico y después de retirar el molde troncocónico se coloca sobre la mezcla una placa de acrílico transparente unida a un vástago lastrado; todo el conjunto está sobre una mesa vibradora que se pone en funcionamiento y provoca la fluidificación del hormigón, produciéndose el cambio de forma. Se mide el tiempo que tarda el tronco de cono en pasar a la forma de cilindro. Ese tiempo se mide en segundos y se conoce como grados Ve-Be.
C) Grado de compactabilidad (UNE-EN 12350-4:2009)
Este ensayo se realiza al hormigón fresco y mide la compactabilidad del mismo.
El ensayo de lleva a cabo enrasando un molde metálico de dimensiones 200 x 200 x 400 y vibrando el hormigón. Para esta operación se puede usar una mesa vibrante con una frecuencia mínima de 40 Hz o bien un vibrador interno con una frecuencia mínima de 120 Hz. El grado de compactabilidad se calcula midiendo la distancia entre los bordes superiores dl recipiente y la superficie del hormigón compactado y aplicando esta ecuación:
4.4.3. Ensayos de morteros
Resistencias mecánicas.
La medida de las resistencias mecánicas sirve, no sólo para determinar a qué clase pertenece el mortero de albañilería recepcionado, sino también nos proporciona una primera impresión de otras características del material (cohesión, impermeabilidad, etc.).
Agua de pastado.
Una forma sencilla de obtener en obra una primera aproximación de la regularidad de un mortero en polvo aditivado, de unas partidas a otras, es la de medir el agua de pastado.
Granulometria y humedad,
De las arenas, cuando el proveedor sea de garantía; en caso contrario deberá hacerse un control más exhaustivo, que incluye parte de los ensayos anteriormente mencionados.
Frecuencia de los controles
Parece razonable establecer como frecuencia mínima de control, para una obra de volumen normal (edificio en construcción), la de
• Una determinación de las resistencias mecánicas del mortero una vez al mes, y, para las dos últimas comprobaciones,
• Una por cada partida recibida de mortero o arena.
Este ensayo se realiza al hormigón fresco y mide la compactabilidad del mismo.
El ensayo de lleva a cabo enrasando un molde metálico de dimensiones 200 x 200 x 400 y vibrando el hormigón. Para esta operación se puede usar una mesa vibrante con una frecuencia mínima de 40 Hz o bien un vibrador interno con una frecuencia mínima de 120 Hz. El grado de compactabilidad se calcula midiendo la distancia entre los bordes superiores dl recipiente y la superficie del hormigón compactado y aplicando esta ecuación:
c = h / (h-s)
c = compactabilidad
s = promedio de la distancia entre el hormigón compactado y los custro bordes superiores del molde (mm)
h = altura interior del recipiente (mm)
D) Ensayos de resistencia a compresión (UNE-EN 12390-3:2009)
Este es el ensayo más característico del hormigón endurecido. Se puede aplicar a probetas elaboradas con hormigón fresco o bien testigos extraídos de hormigón que se encuentre en servicio.
Las probetas están normalizadas y pueden ser cúbicas o cilíndricas. Estas han de ser planificadas en su cara superior o bien refrentadas, para asegurar que el esfuerzo se aplica perpendicularmente a todo la superficie.
4.4.3. Ensayos de morteros
Resistencias mecánicas.
La medida de las resistencias mecánicas sirve, no sólo para determinar a qué clase pertenece el mortero de albañilería recepcionado, sino también nos proporciona una primera impresión de otras características del material (cohesión, impermeabilidad, etc.).
Agua de pastado.
Una forma sencilla de obtener en obra una primera aproximación de la regularidad de un mortero en polvo aditivado, de unas partidas a otras, es la de medir el agua de pastado.
De las arenas, cuando el proveedor sea de garantía; en caso contrario deberá hacerse un control más exhaustivo, que incluye parte de los ensayos anteriormente mencionados.
Frecuencia de los controles
Parece razonable establecer como frecuencia mínima de control, para una obra de volumen normal (edificio en construcción), la de
• Una determinación de las resistencias mecánicas del mortero una vez al mes, y, para las dos últimas comprobaciones,
• Una por cada partida recibida de mortero o arena.
Muy buen artículo, sirve para escoger cuál tipo de cemento hay que usar en cada caso. Yo tengo un galpon en alquiler y allí tuve que arreglar varias cosas, por lo que he utilizado distintos tipo de cemento.
ResponderEliminar