Método de Ensayo para la Expansión de Barras de Mortero de Cemento Hidráulico Almacenadas en Agua

1. Scope (Alcance)

Este método describe la preparación, curado, almacenamiento y medición de barras de mortero para cuantificar su expansión en agua.
Se aplica a cementos hidráulicos en los que el sulfato forma parte integral de su composición.
El método utiliza unidades SI como estándar.

2. Significance and Use (Importancia y Uso)

• La expansión medida en agua puede correlacionarse con el contenido de sulfato del cemento.
• Una expansión excesiva puede indicar un exceso de sulfato, lo que afecta la durabilidad y desempeño del material.
• Algunas especificaciones de cemento establecen límites máximos de expansión para garantizar la calidad del producto.
• El método permite comparar cementos, verificar conformidad y controlar procesos de fabricación.

3. Apparatus (Aparatos)

El ensayo requiere equipos que cumplan con normas ASTM relacionadas:

• Dispositivos de masa y pesaje conforme a ASTM C1005.
• Graduados, moldes y comparador de longitud según ASTM C490.
• Cámara o cuarto húmedo conforme a ASTM C511.
• Mezcladora, tazón y paleta según ASTM C305.
• Cuchara y pisón conforme a ASTM C109.

Estos equipos garantizan uniformidad en la preparación y medición de las barras.

4. Temperature and Relative Humidity (Temperatura y Humedad Relativa)

Durante el mezclado y moldeo:

• Temperatura: 23 ± 4 °C
• Humedad relativa: ≥ 50 %
• Los materiales secos y el agua de mezclado deben mantenerse en estas condiciones para asegurar reproducibilidad.

5. Reagents and Materials (Reactivos y Materiales)

• Agua de mezclado: potable para ensayos rutinarios; en casos de disputa, usar agua tipo III según ASTM D1193.
• Arena estandarizada: conforme a ASTM C778, con granulometría controlada para asegurar consistencia en el mortero.

6. Procedure (Procedimiento)

El procedimiento incluye:

6.1 Preparación de especímenes

• Se elaboran cuatro barras de 25 × 25 × 285 mm (o 1 × 1 × 11¼ in).
• La longitud efectiva de medición es de 250 mm (10 in).
• En ensayos rutinarios pueden usarse barras más cortas, pero en caso de disputa prevalece el tamaño estándar.

6.2 Moldes

• Preparar los moldes según ASTM C490.
• Aplicar un agente desmoldante que no afecte el fraguado ni deje residuos que interfieran con la absorción de agua.

6.3 Proporciones y mezclado

• Para cuatro barras se requieren:
  • 500 g de cemento
  • 1375 g de arena estandarizada
• El agua se ajusta para obtener un flujo de 110 ± 5 según ASTM C1437.
• Mezclar siguiendo ASTM C305.

6.4 Moldeo

• Llenar los moldes en dos capas, compactando cada una.
• Asegurar que el mortero rodee adecuadamente los pernos de medición.
• Nivelar la superficie con llana.

7. Storage of Test Specimens (Almacenamiento de los Especímenes)

7.1 Almacenamiento inicial

• Colocar las barras en cámara húmeda 22.5 ± 0.5 h.
• Desmoldar y sumergir en agua a 23 ± 2 °C durante al menos 30 min antes de la primera medición.

7.2 Almacenamiento posterior

• Tras la medición inicial, almacenar en agua saturada con cal.
• Mantener al menos 5 mm de agua sobre las barras.
• Cambiar el agua según sea necesario.
• Usar tanques y condiciones conforme a ASTM C511.

8. Length Change Measurement (Medición del Cambio de Longitud)

• Secar únicamente los pernos de medición antes de usar el comparador.
• Primera lectura: 24 h ± 15 min después del contacto cemento–agua.
• Segunda lectura: 14 días.
• Lecturas adicionales pueden aportar información complementaria.

9. Calculation and Report (Cálculo y Reporte)

• Calcular el cambio de longitud a 0.001 % de la longitud efectiva.
• Reportar la expansión a 24 h y a 14 días.
• Informar el promedio de las cuatro barras.

10. Precision and Bias (Precisión y Sesgo)

10.1 Precisión

• Operador único: desviación estándar ≈ 0.00165 % para expansiones entre 0.0075–0.011 %.
  • Dos ensayos no deben diferir más de 0.005 %.
• Entre laboratorios: desviación estándar ≈ 0.00287 %.
  • Dos resultados no deben diferir más de 0.008 %.

10.2 Sesgo

• No existe material de referencia aceptado para determinar sesgo, por lo que no se declara.

Conclusión

La ASTM C1038 es un método esencial para evaluar la estabilidad dimensional del cemento hidráulico frente a expansiones asociadas al contenido de sulfato. Su correcta aplicación permite controlar la calidad del cemento, prevenir fallas por expansión y asegurar el cumplimiento de especificaciones técnicas.