Ensayo de Expansión en Autoclave del Cemento Hidráulico

1. Scope (Alcance)

El método cubre la determinación de la expansión en autoclave de un cemento hidráulico mediante un ensayo realizado sobre una pasta de cemento puro (neat cement).
Los valores normativos se expresan en unidades del sistema inch‑pound.
La norma advierte que el usuario debe establecer prácticas de seguridad adecuadas antes de su aplicación.

2. Significance and Use (Significado y Uso)

La expansión en autoclave proporciona un índice de la expansión tardía potencial causada por la hidratación de:

  • CaO libre,
  • MgO libre,
  • o ambos.

Estos compuestos, si no están completamente combinados durante la fabricación del cemento, pueden hidratarse lentamente y generar expansiones perjudiciales en servicio. El ensayo permite identificar cementos potencialmente no estables o no sonoros.

3. Interferences (Interferencias)

Algunas puzolanas con cuarzo finamente molido pueden mostrar expansiones excesivas bajo las condiciones extremas del autoclave debido a una reacción álcali‑sílice, la cual no ocurre en condiciones normales de servicio.
Cuando se observe expansión anómala en cementos con puzolanas, se recomienda realizar un examen petrográfico (ASTM C856) para confirmar si la causa es una reacción álcali‑sílice inducida por el ensayo.

4. Apparatus (Aparatos)

El ensayo requiere:

  • Dispositivos de pesaje conforme a ASTM C1005.
  • Probetas y graduados de vidrio según ASTM C490.
  • Moldes prismáticos de 1 × 1 in (25.4 × 25.4 mm).
  • Llana plana de acero.
  • Autoclave con:
    • Control automático,
    • Disco de ruptura (o válvula de seguridad),
    • Manómetro de 600 psi,
    • Capacidad para alcanzar 295 psi (2 MPa) en 45–75 min y mantenerlo por 3 h.
  • Comparador de longitud conforme a ASTM C490.

5. Temperature and Humidity (Temperatura y Humedad)

  • El cuarto de moldeo debe cumplir los requisitos de temperatura y humedad de ASTM C490.
  • Las instalaciones de curado húmedo deben cumplir ASTM C511.

6. Safety Precautions (Precauciones de Seguridad)

La norma enfatiza medidas estrictas debido al uso de vapor a alta presión:

  • Verificar que el manómetro funcione correctamente.
  • Usar siempre un termómetro junto al manómetro para detectar fallas.
  • Mantener en buen estado los controles automáticos.
  • La válvula de seguridad debe liberar presión a ~330 psi.
  • Usar guantes gruesos al retirar la tapa del autoclave.
  • Evitar exposición directa al vapor y líquidos calientes.
  • Recordar que un manómetro en cero no garantiza ausencia de presión interna.

7. Number of Test Specimens (Número de Especímenes)

Se requiere al menos una probeta para realizar el ensayo.

8. Preparation of Specimen Molds (Preparación de los Moldes)

Los moldes deben prepararse conforme a ASTM C490, sin necesidad de sellarlos.

9. Preparation of Test Specimens (Preparación de las Probetas)

9.1 Mezclado de la pasta

  • Preparar un lote estándar de 650 g de cemento.
  • Añadir agua para obtener una pasta de consistencia normal (ASTM C187).
  • Mezclar según ASTM C305.
  • Del mismo lote pueden obtenerse probetas para tiempo de fraguado y para autoclave.

9.2 Moldeo

  • Llenar el molde en dos capas iguales.
  • Compactar con los pulgares o dedos, asegurando homogeneidad y llenado alrededor de los pernos de medición.
  • Cortar el exceso y alisar la superficie con una llana delgada.
  • Usar guantes de goma durante el proceso.

9.3 Curado inicial

  • Colocar el molde en un cuarto húmedo.
  • Mantener la probeta en el molde por ≥20 h.
  • Si se desmolda antes de 24 h, mantenerla en ambiente húmedo hasta el ensayo.

10. Procedure (Procedimiento)

  1. A las 24 ± 0.5 h, retirar la probeta del curado húmedo.
  2. Registrar la longitud inicial en el comparador.
  3. Colocar la probeta en el autoclave a temperatura ambiente.
  4. Asegurar que el autoclave contenga suficiente agua para generar vapor saturado (7–10 % del volumen).
  5. Abrir la válvula de venteo hasta que salga vapor; luego cerrarla.
  6. Elevar la presión hasta 295 psi (2 MPa) en 45–75 min.
  7. Mantener esa presión por 3 h.
  8. Apagar el calor y permitir que la presión baje a <10 psi en 1.5 h.
  9. Liberar presión restante lentamente.
  10. Retirar la probeta y sumergirla en agua >90 °C.
  11. Enfriar el agua hasta 23 °C en 15 min y mantener 15 min adicionales.
  12. Registrar la longitud final.

11. Calculation (Cálculo)

La expansión se calcula como:

$[ \text{Expansión (%)} = \frac{L_{\text{final}} - L_{\text{inicial}}}{\text{Longitud efectiva}} \times 100 ]$

  • Reportar al 0.01 % más cercano.
  • Una disminución de longitud se reporta con signo negativo.

12. Precision and Bias (Precisión y Sesgo)

12.1 Precisión intra‑laboratorio

  • Desviación estándar: 0.024 %.
  • Dos resultados del mismo operador no deben diferir más de 0.07 %.

12.2 Precisión inter‑laboratorio

  • Desviación estándar: 0.030 %.
  • Dos laboratorios no deben diferir más de 0.09 %.

12.3 Sesgo

No se declara sesgo por falta de materiales de referencia aceptados.

Archivo
ASTM C151.pdf