Método de Ensayo para la Expansión Potencial de Morteros de Cemento Pórtland Expuestos a Sulfatos

1. Alcance (Scope)

Este método aplica exclusivamente a cementos Pórtland.
Evalúa la expansión de barras de mortero preparadas con una mezcla de cemento y yeso, ajustada para que el contenido total de SO₃ sea del 7.0 % en masa.
Los valores normativos se expresan en unidades SI.

2. Importancia y Uso (Significance and Use)

El ensayo se utiliza principalmente para:

• Investigación sobre la resistencia potencial al ataque por sulfatos.
• Verificar que un cemento Pórtland resistente a sulfatos cumple los requisitos de desempeño establecidos en ASTM C150.

La expansión medida sirve como indicador de la susceptibilidad del cemento a reacciones expansivas asociadas a sulfatos.

3. Aparatos (Apparatus)

El método requiere equipos normalizados, entre ellos:

• Pesas y balanzas conforme a ASTM C1005.
• Mesa de fluidez según ASTM C230/C230M.
• Mezcladora, tazón y paleta conforme a ASTM C305.
• Cuchara y pisón según ASTM C109/C109M.
• Probetas de vidrio, moldes y comparador de longitud conforme a ASTM C490.

4. Temperatura y Humedad (Temperature and Humidity)

Condiciones controladas:

• Sala de moldeo, materiales secos y agua de mezcla:
  • Temperatura: 23 ± 4 °C
  • Humedad relativa: ≥ 50 %
• Cámara húmeda o cuarto húmedo:
  • Debe cumplir ASTM C511.

5. Materiales (Materials)

• Arena estándar conforme a ASTM C778.
• Yeso natural de alta pureza, con requisitos granulométricos estrictos (100 % pasando malla 150 μm).
• El porcentaje de cemento y yeso se calcula para obtener 7.0 % de SO₃ en la mezcla.
• Si se desconoce el SO₃ del yeso, debe analizarse según ASTM C471M.
• El agua debe cumplir con Tipo IV de ASTM D1193.

6. Número y Dimensiones de las Probetas (Number and Dimensions of Test Specimens)

• Se elaboran seis barras de 25 × 25 × 285 mm, tres por cada lote.
• Para ensayos rutinarios pueden usarse barras de 25 × 25 × 160 mm, pero en caso de disputa prevalece la longitud de 285 mm.

7. Preparación de los Moldes (Preparing Specimen Molds)

Los moldes deben prepararse conforme a ASTM C490, asegurando alineación, limpieza y correcta instalación de pernos de medición.

8. Proporcionamiento, Consistencia y Mezclado del Mortero (Proportioning, Consistency, and Mixing)

Para cada lote:

• 400 g de mezcla (cemento + yeso).
• 1100 g de arena.
• Agua de mezcla:
  • 194 mL para cementos sin aire incorporado.
  • 184 mL para cementos con aire incorporado.

Procedimiento de mezclado (según ASTM C305, con ajustes):

1. Colocar el agua en el tazón.
2. Añadir el yeso y mezclar 15 s a baja velocidad.
3. Detener, agregar el cemento y continuar el mezclado estándar.

9. Procedimiento (Procedure)

Moldeo de las probetas

• Tras el ensayo de fluidez, el mortero se devuelve al tazón, se homogeniza 15 s a velocidad media y se moldea en dos capas, compactando cada una con el pisón.
• Se alisa la superficie con llana.

Curado inicial

• Las probetas permanecen 22–23 h en cámara húmeda a 23 ± 2 °C.
• Luego se desmoldan y se sumergen en agua por ≥ 30 min antes de la medición inicial.

Curado posterior

• Se almacenan horizontalmente en agua a 23 ± 2 °C, con:
  • 6 mm de separación mínima.
  • 13 mm de agua por encima.
  • Renovación del agua cada 7 días (primeros 28 días) y luego cada 28 días.
  • Volumen de agua ≤ 5 veces el volumen de las barras para evitar lixiviación excesiva.

10. Medición de Longitud (Length Measurement)

• Se mide con comparador de longitud.
• Primera lectura: 24 h ± 15 min después del mezclado.
• Segunda lectura: 14 días.
• Se pueden realizar mediciones adicionales después de 14 días para estudios extendidos.

11. Cálculo (Calculation)

La expansión se calcula como la diferencia entre la longitud a 24 h y a 14 días, expresada al 0.001 % del largo efectivo.

El conjunto final debe tener al menos tres probetas, con rangos máximos permitidos según el número de especímenes:

12. Informe (Report)

El informe debe incluir:

• Promedio de expansión del conjunto (al 0.001 %).
• Identificación del cemento.
• Condiciones de ensayo.
• Cualquier desviación del procedimiento estándar.

13. Precisión y Sesgo (Precision and Bias)

Precisión

• Operador único: desviación estándar de 0.003 % para expansiones entre 0.01–0.04 %.
  • Dos ensayos no deben diferir más de 0.009 %.
• Interlaboratorios: desviación estándar de 0.005 %.
  • Dos laboratorios no deben diferir más de 0.014 %.

Sesgo

No se declara sesgo debido a la ausencia de un material de referencia aceptado.