1 Sobre el tiempo de fraguado del hormigón
Fraguado inicial: El tiempo de fraguado inicial es el requerido desde que el cemento se mezcla con el agua hasta que la lechada empieza a perder su plasticidad.
Tiempo de fraguado final: Es el tiempo necesario para que el cemento, una vez mezclado con agua, pierda totalmente su plasticidad y comience a endurecerse y ganar resistencia. El tiempo de fraguado es crítico en la construcción – si el fraguado inicial es demasiado corto, el cemento puede no ser trabajable; si el fraguado final es demasiado largo, el proceso de construcción se retrasa.
Para el cemento de silicato:
Tiempo de fraguado inicial: No debe ser inferior a 45 minutos.
Tiempo de fraguado final: No debe ser superior a 390 minutos.
Para cemento ordinario
Tiempo de fraguado inicial: Tampoco debe ser inferior a 45 minutos.
Tiempo de fraguado final: No debe superar los 600 minutos.
Si el tiempo de fraguado inicial del cemento no cumple los requisitos, el cemento debe desecharse. Si el tiempo de fraguado final no está dentro de los límites exigidos, se considerará no apto.
El tiempo de fraguado inicial del hormigón depende generalmente del tipo de cemento utilizado. Aunque no hay un tiempo uniforme, suele estar dentro de un rango de 2-3 horas. La adición de un agente de fraguado temprano puede reducir el tiempo de fraguado inicial a media hora, mientras que la adición de un retardador puede prolongarlo a 5-10 horas.
El tiempo exacto de fraguado inicial suele determinarse mediante ensayos, y cada lote de cemento de cada fábrica debe someterse a esta prueba. El tiempo de fraguado inicial se define como el periodo que transcurre desde que el cemento se mezcla con agua hasta que la lechada empieza a perder plasticidad. El tiempo de fraguado final es cuando la pasta pierde completamente la plasticidad y empieza a ganar resistencia.
Para garantizar que la pasta de cemento siga siendo trabajable durante la construcción, las normas nacionales especifican un tiempo mínimo de fraguado inicial. Además, para permitir que la estructura encofrada gane resistencia lo suficientemente rápido como para soportar cargas, el tiempo de fraguado final no debe superar los límites especificados por estas normas.
2 Cómo determinar el tiempo de fraguado del hormigón.
2.1 Determinación del tiempo de coagulación inicial
El proceso de formación de la estructura de la pasta de cemento revela que los productos de hidratación deben crecer lo suficiente para unir las partículas en una red cohesiva, permitiendo que la pasta de cemento comience a fraguar. Desde una perspectiva reológica, para que la pasta fluya, debe aplicarse una fuerza externa hasta que el esfuerzo cortante resultante rompa la estructura de la malla en formación. Este esfuerzo cortante necesario se conoce como «valor de fluencia».
Después de mezclar el cemento con agua, el valor de fluencia aumenta inicialmente con la hidratación, se ralentiza y vuelve a aumentar más rápidamente. El primer aumento se debe a la rápida formación de aluminato cálcico, formándose yeso dihidratado si hay yeso hemihidratado. El segundo aumento rápido del valor de rendimiento se atribuye a la fuerte hidratación del silicato tricálcico, que forma C-S-H (hidrato de silicato cálcico).
El «tiempo de fraguado inicial» corresponde al momento en que el valor de rendimiento alcanza un nivel específico justo antes de este segundo aumento rápido. Por lo tanto, el tiempo de fraguado inicial no sólo está influido por la hidratación del aluminato tricálcico y las fases de hierro, sino que también está estrechamente relacionado con la hidratación del silicato tricálcico. El proceso global de fraguado, desde el fraguado inicial hasta el final, está controlado principalmente por la hidratación del silicato tricálcico.
El tiempo de fraguado del hormigón suele estar relacionado con el tiempo de fraguado del cemento utilizado. Para el cemento ordinario, el fraguado inicial no debe ser inferior a 45 minutos, y el fraguado final no debe superar las 10 horas. El hormigón suele seguir un patrón similar.
Sin embargo, el hormigón moderno se mezcla a menudo con diversos materiales y aditivos, que pueden afectar significativamente al tiempo de fraguado. Estos aditivos, como retardadores o aceleradores, pueden alargar o acortar el tiempo de fraguado dependiendo de su función específica.
2.2 Determinación del tiempo de coagulación final
El tiempo de fraguado del hormigón, también conocido como tiempo de curado o edad en días, sigue una relación curvilínea con el desarrollo de la resistencia. En los primeros 14 días, la resistencia aumenta rápidamente. Después de 14 días, el ritmo de crecimiento se ralentiza, y después de 28 días, se vuelve aún más gradual. Por lo general, el hormigón sigue ganando resistencia durante 2 ó 3 años, tras los cuales el crecimiento de la resistencia cesa.
El desarrollo de la resistencia del hormigón no sólo depende del tiempo de curado, sino también de factores como el tipo de cemento, las condiciones de curado y la temperatura ambiente. Por ejemplo, el hormigón fabricado con cemento de silicato ordinario 425 puede alcanzar el 60% de su resistencia de diseño en 7 días a 20°C, llegando al 95-100% en 28 días. A 10°C, sólo alcanza alrededor del 45% en 7 días y el 80% en 28 días. En condiciones de congelación, mientras el hormigón alcance más del 30% de su resistencia de diseño antes de congelarse, puede seguir ganando resistencia, aunque más lentamente.
Proceso de fraguado:
Fraguado inicial: Se produce entre 45 minutos y 1 hora después de la mezcla, cuando el gel de cemento empieza a solidificarse.
Fraguado final: Se completa unas 12 horas después de la mezcla, pero el gel permanece en un estado plástico blando antes de endurecerse gradualmente hasta solidificarse.
Durante la fase de fraguado inicial, la pasta de cemento conserva cierta fluidez, lo que la hace adecuada para el transporte, vertido y compactación. Desde el fraguado inicial hasta el fraguado final, la movilidad disminuye gradualmente. Después de 6 a 8 horas (acercándose al fraguado final), la pasta pierde movilidad y no tiene fuerza, haciéndola vulnerable a daños. Durante este periodo, es necesario prestar especial atención para garantizar un desarrollo estable de la resistencia.
