1. Alcance de la Norma

ASTM C109/C109M define un procedimiento uniforme para:

• Preparar un mortero estándar compuesto por 1 parte de cemento y 2.75 partes de arena normalizada.
• Moldear cubos de 2 in o 50 mm.
• Curarlos bajo condiciones controladas.
• Ensayarlos a compresión a edades típicas de 24 h, 3 días, 7 días y 28 días.

El método aplica a:

• Cementos Portland.
• Cementos con aire incorporado.
• Cementos hidráulicos especiales.
• Cementos para mampostería, estuco y mortero.
• Evaluación de materiales suplementarios (cenizas, escorias) cuando se usa como base para índices de actividad.

2. Beneficios del Ensayo ASTM C109

2.1 Control de calidad

Permite verificar que un cemento cumple con las especificaciones de resistencia establecidas en normas como ASTM C150, C595 o C1157.

2.2 Comparabilidad internacional

El método es ampliamente reconocido y utilizado globalmente, lo que facilita la comparación entre laboratorios y fabricantes.

2.3 Evaluación del desempeño

Sirve para:

• Validar lotes de producción.
• Comparar formulaciones.
• Determinar efectos de aditivos.
• Estudiar variaciones por finura, composición o proceso de fabricación.

2.4 Base para investigación y desarrollo

Es un método de referencia para estudios de durabilidad, optimización de mezclas y desarrollo de nuevos cementos.

3. Equipos Requeridos

Según la norma consultada , los equipos principales incluyen:

• Balanza con precisión adecuada para 2000 g.
• Graduados de vidrio con subdivisiones mínimas de 5 mL.
• Moldes metálicos para cubos de 2 in o 50 mm, con tolerancias estrictas de planitud y perpendicularidad.
• Mesa de fluidez (Flow Table) conforme a ASTM C230.
• Mezcladora mecánica según ASTM C305.
• Tamper de goma dura u otra superficie no abrasiva.
• Cámara húmeda o cuarto húmedo conforme a ASTM C511.
• Máquina de compresión con precisión del ±1 %.

4. Procedimiento General

4.1 Preparación del mortero

• Proporción estándar:
  1 parte de cemento : 2.75 partes de arena normalizada.
• Relación agua/cemento:
  • 0.485 para cementos Portland.
  • 0.460 para cementos con aire incorporado.
  • Ajustada para lograr un flujo de 110 ± 5 % en otros cementos.

4.2 Mezclado

Se realiza mecánicamente siguiendo ASTM C305, garantizando homogeneidad y reproducibilidad.

4.3 Determinación del flujo

El mortero se somete a la mesa de fluidez para verificar su consistencia.

4.4 Moldeo

• Se colocan dos capas en cada molde.
• Cada capa se compacta con 32 golpes distribuidos en 4 series.
• Se nivela la superficie con llana metálica.

4.5 Curado

• Los cubos permanecen en cámara húmeda entre 20 y 72 h.
• Luego se sumergen en agua saturada con cal hasta el momento del ensayo.

4.6 Ensayo a compresión

• Se limpian y secan superficialmente los cubos.
• Se colocan en la máquina sin materiales de asiento.
• Se aplica carga a razón de 900–1800 N/s hasta la falla.

5. Cálculos

La resistencia a la compresión se calcula como:

$[ f_m = \frac{P}{A} ]$

donde:

• $( f_m )$ = resistencia a la compresión (MPa o psi)
• ( P ) = carga máxima aplicada (N o lbf)
• ( A ) = área cargada del cubo (mm² o in²)

Si el área real difiere más de 1.5 % del nominal, debe usarse el área medida.

Los resultados se reportan como el promedio de los cubos válidos para cada edad.

6. Calibración y Limpieza

6.1 Moldes

• Verificación dimensional cada 2.5 años.
• Limpieza con herramientas más blandas que el metal del molde.
• Aplicación de desmoldante en capa delgada.

6.2 Tamper

• Verificación cada 6 meses.
• Reemplazo si presenta desgaste o deformación.

6.3 Máquina de compresión

• Verificación anual según ASTM E4.
• Revisión de planitud de platos y lubricación del asiento esférico.

6.4 Mesa de fluidez y mezcladora

• Limpieza inmediata después de cada uso.
• Revisión de holguras y funcionamiento.

7. Precisión y Sesgo (Precision and Bias)

La norma presenta valores estadísticos basados en estudios multilaboratorio:

7.1 Precisión

• Coeficiente de variación intra-laboratorio: ≈ 3.7 % para cementos Portland.
• Coeficiente de variación inter-laboratorio: ≈ 6.6 %.

7.2 Sesgo

No existe sesgo inherente al método, ya que la resistencia se define por el propio procedimiento.

7.3 Control de calidad estadístico

La norma establece límites para:

• Rango máximo entre cubos del mismo lote.
• Eliminación de valores atípicos.
• Recalificación de métodos alternativos de compactación.

8. Aplicaciones Industriales

El ensayo ASTM C109 es esencial en:

• Plantas de cemento: control de producción y certificación.
• Laboratorios de materiales: validación de aditivos y SCM.
• Construcción: verificación de lotes de cemento.
• Investigación: estudios de hidratación, finura, adiciones y desempeño.

Conclusión

ASTM C109/C109M es un método robusto, preciso y universalmente aceptado para determinar la resistencia a la compresión de morteros de cemento hidráulico. Su correcta aplicación garantiza resultados confiables que permiten evaluar la calidad del cemento, comparar formulaciones y asegurar el cumplimiento de especificaciones técnicas. La rigurosidad en el procedimiento, la calibración de equipos y el control estadístico son claves para obtener datos reproducibles y útiles para la industria.