FALSO FRAGUADO DEL CEMENTO PORTLAND

INTRODUCCIÓN

El comportamiento del cemento en el fraguado puede presentar una anomalía conocida con el nombre de falso fraguado. Este fenómeno se manifiesta por una brusca rigidez que se produce en la pasta durante o después del amasado sin desprendimiento importante de calor, a diferencia del fraguado normal en el que se libera una cantidad de calor fácilmente apreciable. Esta rigidez que se produce en la pasta, se cree, es debida a la formación en ella de un esqueleto de yeso hemihidrato o de carbonatos alcalinos que confieren a la pasta la rigidez señalada, aunque no se descarta tampoco la posibilidad de que esta rigidez sea también consecuencia de ciertos fenómenos superficiales debidos a cargas electrostáticas.

Varias hipótesis han sido anticipadas para explicar el fenómeno. Parece que la más verosímil corresponde a la deshidratación del yeso, que constituye el regulador de fraguado del cemento. Esta deshidratación se produce en los molinos de cemento cuando no están suficientemente refrigerados y alcanzan temperaturas superiores a 120°C. En estas condiciones el yeso se transforma en hemihidrato. Este hemihidrato que es muy ávido de agua, vuelve a dar cristales de yeso en forma de agujas que dan rigidez a la pasta en el momento del amasado. También la aireación de ciertos cementos con contenidos altos en álcalis puede producir el fenómeno de falso fraguado, como consecuencia de la carbonatación de los álcalis.

La frecuencia con que aparece esta anomalía en los cementos , sin ser alta, sí es superior a la de años atrás, en razón a que en la actualidad los cementos, en general, se muelen a mayor finura, aumentando con ello la probabilidad de formación de estos fenómenos superficiales.

El falso fraguado, aunque molesto, en general, no suele presentar graves inconvenientes, por cuanto un amasado más continuado restituye a la pasta su plasticidad, haciéndose el fraguado normal y no variando apreciablemente las resistencias finales.

El usuario ante un cemento caliente que presenta este fenómeno, puede adoptar la precaución de dejar en reposo el cemento durante un cierto tiempo; con esta espera el falso fraguado con frecuencia desaparece. En ningún caso deberá añadirse agua de nuevo, la cual ocasionaría los perjuicios consiguientes (disminución de las resistencias mecánicas y de la durabilidad, aumento de las probabilidades de disgregación de los componentes del hormigón, etc.).

En la práctica, se palia el inconveniente derivado de la aparición en el cemento de un falso fraguado, alterando el orden normal de puesta en la concretera de los materiales que componen el hormigón. Cuando el cemento presenta el fenómeno de falso fraguado, este orden suele ser el siguiente: en primer lugar, se introduce en la concretera la mitad del agua de amasado prevista para la bachada, a continuación todo el cemento y seguidamente todo el árido grueso, que al amasarse con el cemento rompe la estructura formada en la pasta de cemento y que daba lugar al fenómeno de falso fraguado; al cabo de unos minutos de iniciado el movimiento de la concretera, se incorporan a ésta el resto del agua de amasado y el árido fino. Es importante, sin embargo, diferenciar la magnitud del falso fraguado que puede presentar un cemento para, en caso de ser excesivo, rechazar incluso el cemento por este inconveniente.

ENSAYO POR MÉTODO DE LA PASTA (ASTM C 451 AASHTO T186)

OBJETIVOEste método tiene por objeto establecer el método para determinar el falso fraguado de pastas de cemento portland.

DEFINICIONES

1. Falso fraguadoEndurecimiento rápido de una pasta de cemento portland, mortero o concreto, sin desprendimiento apreciable de calor. La plasticidad se recupera continuando la mezcla de la pasta endurecida sin adición de agua.

2. Fraguado rápido o instantáneoEndurecimiento rápido de una pasta de cemento portland, mortero o concreto, generalmente con desarrollo de apreciable cantidad de calor. La rigidez de la pasta no se elimina, ni su plasticidad se recupera, continuando la mezcla de la pasta endurecida sin adición de agua.

USO Y SIGNIFICADO

3. El propósito de este método es determinar el estado en el cual una pasta de cemento desarrolla un falso fraguado o establecer si un cemento cumple o no con un límite especificado para el falso fraguado.

4.- Cuando se use para determinación del cumplimiento de un límite especificado, tal límite generalmente se establece como la mínima penetración final permisible, en porcentaje, calculada según el numeral 21. Cuando se use para estimar la tendencia relativa de un cemento a manifestar falso fraguado se obtiene información adicional empleando el procedimiento de remezclado del numeral 20. Bajo ciertas condiciones, puede hacerse un juicio comparando el comportamiento en el ensayo inicial y en el de remezclado, para diferenciar una tendencia relativamente menos seria y menos persistente al falso fraguado, de otra que sea más persistente y en consecuencia más seria.

5. Un falso fraguado muy marcado puede causar dificultades desde el punto de vista de la colocación y manipulación. Pero esto no es probable donde el concreto se mezcla generalmente por un tiempo largo, como ocurre en un camión mezclador, o cuando éste es remezclado antes de colocarlo o transportarlo, como sucede en operaciones de concreto bombeado. Esto es mucho más importante, cuando el concreto se mezcla por un tiempo corto en mezcladoras fijas y se transporta en equipos sin agitador, como sucede en algunos trabajos de pavimentación.

6. El falso fraguado, por sí mismo, no tiene efectos perjudiciales sobre la calidad del hormigón; sin embargo, los cementos con un falso fraguado muy marcado, generalmente requieren un poco más de agua de mezcla para producir la misma consistencia y se puede esperar como resultado, una ligera disminución de la resistencia e incremento de la contracción por secado.

7. Un fraguado rápido de suficiente intensidad como para causar dificultades desde el punto de vista de la colocación y manipulación, generalmente hace que el cemento no cumpla con los requisitos de fraguado.

EQUIPO Y MATERIALES

8. Balanzas y Pesas

9. Probetas graduadas

10. Aparato de Vicat

El aparato de Vicat consiste en un soporte (A) que tiene un vástago móvil (B), que pesa 300 g. Uno de sus extremos (C) el de sondeo, tiene 10 mm de diámetro y una longitud mínima de 50 mm; el otro extremo tiene una aguja (D) de 1 mm de diámetro y 50 mm de longitud. El vástago (B) es reversible; puede sostenerse en la posición deseada por medio de un tornillo (E) y tiene un índice ajustable (F) que se mueve sobre una escala graduada en milímetros, rígidamente unida al soporte.

El aparato de Vicat también puede estar construido con vástago no reversible, pero en este caso debe tener un dispositivo de compensación de su peso que permita cambiar el émbolo por la aguja. Las secciones terminales de la aguja y del émbolo deben ser planas y perpendiculares al eje del vástago.

El molde en el cual se coloca la pasta debe ser de forma tronco-cónica y su base mayor debe reposar sobre una placa de vidrio. El molde debe ser de material no absorbente que resista física y químicamente al ataque de las pastas de cemento. El aparato de Vicat y el molde deben cumplir con los siguientes requisitos:

Peso del émbolo 300 ± 0,5 g (0.661 lb ± 8 gramos)Diámetro del émbolo 10 ± 0,05 mm (0.394 ± 0.002")Diámetro de la aguja 1 ± 0,05 mm (0.039 ± 0.002")Diámetro interior de la base mayor del molde 70 ± 3 mm (2.75 ± 0.12")Diámetro interior de la base menor del molde 60 ± 3 mm (2.36 ± 0.12")Altura del molde 40 ± 1 mm (1.57 ± 0.04")La escala graduada, comparada con una escala patrón de exactitud de ± 0,1 mm en todos sus puntos, no debe indicar en ninguna parte una desviación mayor de 0,25 mm.

11. EspátulaDebe ser de acero con longitud de 125 ± 25 mm (4 a 6") y de bordes rectos.

12. Mezcladora, recipiente y paleta

Consta de una paleta y un recipiente. Será impulsada eléctricamente, debe ser del tipo epicíclico, que imparte a la paleta movimiento de rotación y planetario; la mezcladora tendrá mínimo dos (2) velocidades, controladas por medios mecánicos (No se aceptarán ajustes de velocidad por medio de reóstatos); la velocidad primera, o baja, girará la paleta a razón de 140 ± 5 rpm y el movimiento del planetario será aproximadamente 62 rpm. La segunda o rápida, robará la paleta a razón de 285 ± 10 rpm, con movimiento del planetario de aproximadamente 125 rpm. El motor que acciona el sistema, tendrá una potencia mínima de 125 W (1/6 hp). Cuando la mezcladora está en posición de trabajo, la distancia entre el borde inferior de la paleta y el fondo del recipiente de mezcla, no será mayor de 2,54 mm, ni menor de 0,76 mm.

13. AguaEl agua potable es satisfactoria para los ensayos de rutina, pero debe tenerse especial cuidado en el tipo de agua cuando se trate de cementos tipo III y tipo IV.

CONDICIONES GENERALES

14. La temperatura ambiente, de los materiales secos, del recipiente y la paleta, del anillo tronco-cónico y de la placa de base deberán ser mantenidas entre 20 y 27.5°C (68 y 81.5°F). La temperatura del agua de mezcla deberá permanecer en el intervalo 23 ±1.7°C (73.4 ± 3°F).

15. La humedad relativa en el laboratorio no debe ser inferior del 50%.

PROCEDIMIENTO

16. Preparación de la pasta de cementoDeben mezclarse 500 g de cemento con agua suficiente para obtener una pasta con una penetración inicial de 34 ± 4 mm empleando el siguiente procedimiento:

-Se colocan la paleta y el recipiente, secos, en posición de trabajo en la mezcladora.-Se introducen los materiales en el recipiente y se mezclan de la siguiente manera:

-Se vierte el agua de amasado en el recipiente.

-Se agrega el cemento y se deja 30 segundos para que absorba el agua.

-Se pone en movimiento la mezcladora a velocidad de 140 ± 5 rpm durante 30 segundos.

-Se detiene la mezcladora 15 segundos; durante este tiempo la pasta adherida a las paredes se coloca nuevamente en el centro del recipiente.-Se pone en movimiento la mezcladora a velocidad de 285 ± 10 rpm durante 150 segundos.

17. Moldeo de la muestra de ensayoRápidamente debe moldearse la pasta de cemento con las manos enguantadas dándole forma esférica. Con la muestra que cabe en una mano se llena completamente por la base mayor el molde G sostenido en la otra llenando completamente el molde con la pasta. Se debe quitar el exceso en esta base con un simple movimiento de la palma de

la mano. Colóquese el molde sobre su base mayor en una placa de vidrio (H); quítese el exceso de pasta de la parte superior del molde, con un solo paso del palustre, el cual debe colocarse formando un pequeño ángulo con la base superior del

molde. Debe alisarse la parte superior de la muestra, si es necesario, con una o dos pasadas suaves del extremo puntiagudo del palustre, o sacudiendo suavemente el conjunto. Durante estas operaciones, debe tenerse el cuidado de no comprimir la pasta.

18. Determinación de la penetración inicialColóquese la pasta confinada en el molde, el cual descansa sobre la placa de vidrio (H), bajo el vástago B de tal manera que la sonda C quede en contacto con la superficie de la pasta en un punto que esté aproximadamente a un tercio del diámetro del molde a partir de su borde; por medio del tornillo de sujeción E, fíjese el vástago en la posición indicada. Colóquese el índice móvil F, marcando el cero superior de la escala y suéltese el vástago exactamente 20 segundos después de completarse la mezcla. El aparato no debe estar sometido a vibración durante el ensayo.

Se considera que la pasta tiene consistencia para penetración inicial cuando la sonda penetra 34 ± 4 mm

abajo de la superficie, después de 30 segundos. Háganse pastas de prueba con diferentes porcentajes de agua hasta obtenerse esta consistencia. Dicha consistencia corresponde a la penetración inicial. Durante los 30 segundos necesarios para la penetración inicial, debe ponerse el exceso de pasta en el recipiente; tápese éste y la paleta de mezclar.

19. Determinación de la penetración finalDespués de hecha la lectura inicial, retírese la sonda de la pasta y límpiese; colóquese el molde y la placa en una nueva posición. Esta operación debe llevarse a cabo alterando lo menos posible la pasta confinada en el molde Vicat. Colóquese la sonda nuevamente en contacto con la superficie de la pasta. Transcurridos 5 minutos después de terminado el período de mezcla, repítase el proceso enunciado para penetración inicial; la lectura obtenida corresponde a la penetración final.

20. Procedimiento de remezcladoSi la penetración determinada por el

procedimiento descrito, muestra endurecimiento rápido del cemento, puede obtenerse información adicional sobre su naturaleza por el siguiente ensayo: Al terminar la medida de la penetración final, trasládese inmediatamente la pasta del molde al recipiente. Póngase en marcha la mezcladora, levántese el recipiente a la posición de mezcla y remézclese a velocidad de 285 ± 10 rpm durante 1 minuto. Llénese el

molde y determínese la penetración de la misma manera como se especifica en el numeral 17.

CÁLCULOS E INFORME

21. Se debe mostrar el porcentaje de penetración como sigue:

Penetración inicial......... mmPenetración final........... mmPenetración de remezclado mm.

RESULTADOS

El cemento estudiado es un cemento gris marca ANAHUAC CEMEX tipo CPC 30R.

Para el cemento ensayado en laboratorio se obtuvieron los siguientes datos:

Penetración inicial......... 33 mmPenetración final........... 17 mmPenetración de remezclado 36 mm.

% de penetración=17mm33mm

x100=51.5%

Se comprueba que se presentó un fraguado después de los cinco minutos transcurridos a partir del término del mezclado inicial. Sin embargo tal fraguado se comprobó como falso al presentarse una penetración de 36 mm después del remezclado, lo cual nos indica que la consistencia original fue recuperada. Este comportamiento nos indica que el cemento no causará anomalías en su manejo durante la fase plástica.