Resistencia del CONCRETO al Fuego y Propiedades Térmicas

La resistencia al fuego y las propiedades térmicas del concreto – conductividad, difusibilidad y coeficiente
térmico de expansión – dependen hasta un cierto punto de los constituyentes minerales de los agregados empleados.

Los agregados ligeros manufacturados y algunos de los naturales son más resistentes al fuego que los agregados de peso normal debido a sus propiedades aislantes y su estabilidad en temperaturas elevadas. Los concretos que contienen agregado grueso calcáreo tienen un comportamiento mejor, bajo la exposición al fuego, que los concretos que contienen cuarzo o agregados silíceos, tales como los granitos y cuarcita. Aaproximadamente 590°C (1060°F), el cuarzo expande 0.85%, causando una expansión perjudicial (ACI 216 y ACI 221). El coeficiente térmico de expansión de los agregados varía de 0.55 x 10-6 por °C a 5 x 10-6 por °C (1 x 10-6 por °F a 9 x 10-6 por °F). Para más información sobre cambios de volumen inducidos por la temperatura.

Resistencia del CONCRETO a Ácidos y Otras Sustancias Corrosivas

El concreto de cemento portland es durable en la mayoría de los ambientes naturales, pero, sin embargo, el concreto se puede exponer ocasionalmente a sustancias que lo atacarán.

La mayoría de las soluciones ácidas se desintegran lenta o rápidamente en concreto de cemento portland,
dependiendo del tipo y la concentración del ácido. Ciertos ácidos, tales como el ácido oxálico, son inofensivos.

Las soluciones débiles de algunos ácidos tienen efectos insignificantes. Apesar de que normalmente los ácidos atacan y lixivian los compuestos de calcio de la pasta de cemento, pueden no atacar fácilmente ciertos agregados, como los agregados silíceos. Los agregados calcáreos frecuentemente reaccionan rápidamente con los ácidos. Sin embargo, el efecto de sacrificio del agregado calcáreo es normalmente benéfico comparándose con el agregado silíceo en un ambiente de exposición a ácidos suaves o en áreas donde no haya agua fluyendo. Con los agregados calcáreos, el ácido ataca uniformemente toda la superficie expuesta del concreto, reduciendo la tasa de ataque de la pasta y previniendo la pérdida de las partículas de agregados en la superficie. Los agregados calcáreos también tienden a neutralizar al ácido, especialmente en sitios estancados. Los ácidos también pueden decolorar el concreto. Se deben evitar los agregados silíceos cuando soluciones fuertes de hidróxido de sodio estén presentes,pues estas soluciones atacan este tipo de agregado.

La lluvia ácida (frecuentemente con pH de 4 a 4.5) puede marcar levemente la superficie del concreto, normalmente sin afectar el desempeño de las estructuras de concreto expuestas. La lluvia extremamente ácida o condiciones con agua muy ácida pueden justificar diseños o precauciones especiales para el concreto, especialmente en áreas sumergidas. El abastecimiento continuo de ácido con pH de menos de 4, como ocurre en tuberías, se considera altamente agresivo y suficiente para quemar el concreto (Scanlon 1987). El concreto continuadamente expuesto a líquidos con pH menor que 3 se debe proteger de manera similar al concreto expuesto a soluciones ácidas diluidas (ACI 515.1R).

Las aguas naturales normalmente tienen un pH mayor que 7 y raramente menor que 6. Las aguas con pH mayor que 6.5 pueden ser agresivas si contienen bicarbonatos. Las soluciones de ácido carbónico con concentraciones entre 0.9 y 3 partes por millón se consideran destructivas al concreto (ACI 515.1R y Kerkhoff 2001).

Una relación agua-cemento baja, baja permeabilidad y un contenido de cemento de bajo a moderado pueden aumentar la resistencia a ácidos o la resistencia a corrosión del concreto. Una baja permeabilidad que resulte de una baja relación agua-cemento o el uso de humo de sílice u otras puzolanas, ayudan a evitar la penetración del agente corrosivo en el concreto. El contenido de cemento de bajo a moderado resulta en menos pasta susceptible al ataque. El
uso de agregados calcáreos de sacrificio se debe considerar donde sea necesario.

Ciertos ácidos, gases, sales y otras sustancias que no se mencionaron aquí también pueden desintegrar el concreto.

Se debe evitar el contacto del concreto con ácidos y otros productos químicos que atacan severamente el concreto a través de recubrimientos protectivos (Kerkhoff 2001).

Resistencia y Contracción del CONCRETO.

La resistencia del agregado raramente se ensaya y, generalmente, no influye en la resistencia del concreto convencional tanto cuanto la resistencia de la pasta y de laadherencia pasta-agregado. Sin embargo, la resistencia delagregado se vuelve importante en el concreto de alta resistencia. Los niveles de esfuerzos (tensiones) en el agregado son, frecuentemente, mucho mayores que la tensión promedia en toda la sección del concreto. Las resistencias a tensión (tracción) de los agregados varían de 20 a 150kg/cm2 o de 2 a 15 MPa (300 a 2300 lb/pulg2) y la resistencia a compresión varía de 660 a 2750 kg/cm2 o de 65 a 270 MPa (10,000 a 40,000 lb/pulg2). La resistencia se puede medir de acuerdo con la ASTM C 170.

Los diferentes tipos de agregados tienen compresibilidad, módulo de elasticidad, propiedades de contrac-
ción relacionada con humedad diferentes que pueden afectar las mismas propiedades del concreto. Los agregados con absorción elevada pueden tener alta contracción por secado. Los agregados de cuarzo y feldespato, además de calizas, dolomitas y granitos, se consideran como agregados de baja retracción, mientras que los agregados con arenisca, pizarra, hornblenda y grauvaca frecuentemente están asociados con una alta contracción del concreto (Fig. 5-17).

Fig. 5-17. Concretos conteniendo arenisca o pizarra presentan alta contracción. Granito, calizas y cuarzo son agregados que producen concretos con baja contracción (ACI 221R).

Abrasión y Resistencia al Derrapamiento del Agregado.

La resistencia a la abrasión (desgaste) de un agregado frecuentemente se usa como un índice general de su calidad. La resistencia a la abrasión es esencial cuando el agregado se usará en un concreto sujeto al desgaste, como en los pisos para servicio pesado o pavimentos. La baja resistencia al desgaste de un agregado puede aumentar la cantidad de finos en el concreto durante el mezclado y, consecuentemente, puede haber un aumento en la demanda de agua, requiriéndose ajustes de la relación
agua-cemento.

El ensayo más común de resistencia a la abrasión es el ensayo de abrasión Los Angeles (método del tambor giratorio) realizado de acuerdo con la ASTM C 131 (AASHTO T 96), COVENIN 0266-77, IRAM 1532, NCh1369.Of1978, NMX-C-196, NTP400.019, UNIT-NM 51 o ASTM C 535, COVENIN 0267-78, IRAM 1532, NCh1369, NMX-C-196, NTP400.020, UNIT-NM 51. En este ensayo, una cantidad especificada de agregado se coloca en un tambor de acero que contiene pelotas de acero, se gira el tambor y se mide el porcentaje de material desgastado. Las especificaciones normalmente establecen un límite máximo de pérdida de masa. Sin embargo, una comparación de los resultados de los ensayos de abrasión con la resistencia a abrasión de un concreto producido con el mismo agregado, generalmente no muestra una clara relación. La pérdida de masa resultante del impacto en el tambor, frecuentemente, es comparable con aquélla por abrasión. La resistencia al desgaste del concreto se determina más precisamente por laabrasión del propio concreto (véase el Capítulo 1).

Para fornecer una buena resistencia al derrapamiento (resbalón) en los pavimentos, el contenido de partículas silíceas del agregado fino debe ser, por lo menos, 25%. Para propósitos de especificación, el contenido de partículas silíceas se considera igual al residuo insoluble, después del tratamiento en ácido clorhídrico bajo condiciones normalizadas (ASTM D 3042). Algunas arenas manufacturadasproducen superficies deslizadizas de pavimentos y se las debe investigar para aceptación antes de su uso.

Agregado con Granulometría Discontinua.

En los agregados con granulometría discontinua, ciertos tamaños de partículas se omiten intencionalmente. Para el concreto colado en obra, los agregados discontinuos típicos consisten en un solo tamaño de agregado grueso con todas las partículas de agregado fino capaces de pasar a través de los vacíos en el agregado grueso compactado. Las mezclas discontinuas se usan en el concreto arquitectónico (a la
vista) para obtener texturas uniformes en concretos con agregados expuestos. También se los pueden usar en concretos estructurales normales, debido a posibles mejorías en algunas propiedades del concreto y por permitir el uso de las granulometrías de agregados locales (Houston 1962 y Litvin y Pfeifer 1965).
En un agregado con tamaño máximo de 19 mm (3⁄4 pulg.), las partículas de 4.75 mm a 9.5 mm (No. 4 a
3⁄8 pulg.) se pueden omitir, sin que el concreto se vuelva excesivamente áspero o propenso a segregarse.

En el caso del agregado con 37.5 mm (11⁄2 pulg.), normalmente se omiten los tamaños 4.75 a 19 mm (No.4 a  3⁄4 pulg.).

Se debe tener cuidado al elegirse el porcentaje de agregado fino en la mezcla discontinua. Una elección incorrecta puede resultar en un concreto que esté propenso a segregarse o a formar agujeros, debido al exceso de agregado grueso. Además, un concreto con exceso de agregado fino puede tener una alta demanda de agua, resultando en un concreto con baja densidad. El agregado fino ocupa,
normalmente, del 25% al 35% del volumen total de agregados. El porcentaje más bajo se usa con agregados redondeados y el más elevado con los agregados triturados. Para que se obtenga un acabado liso al retirarse el concreto de la cimbra, se puede usar un porcentaje de agregado fino con relación al agregado total un poco más elevado del aquél utilizado en el concreto con agregado
expuesto, pero ambos utilizan una cantidad menor de agre- gados finos que los concretos con granulometría continua.

La cantidad de agregado fino también depende del contenido de cemento, del tipo de agregado y de la trabajabilidad.

Normalmente se requiere la inclusión de aire para la mejoría de la trabajabilidad, pues los concretos de bajo
revenimiento (asentamiento) y con granulometría discontinua usan bajos porcentajes de agregado fino y producen mezclas ásperas si no hay inclusión de aire.

Se debe prevenir la segregación de las mezclas con agregado discontinuo, restringiéndose el revenimiento al
menor valor consistente con una buena consolidación. Esto puede variar de cero a 75 mm (hasta 3 pulg.), dependiendo del espesor de la sección, de la cantidad de refuerzo y la altura de colocación. También se hace necesario un control más restricto de la granulometría y del contenido de agua, pues las variaciones pueden causar segregación. Si se requiere una mezcla áspera, los agregados discontinuos pueden producir resistencias superiores a de los concretos con agregados normales que tengan contenidos de cemento comparables. Debido a sus bajos volúmenes de agregado fino y relación agua-cemento, las mezclas de granulometría discontinua se pueden considerar no trabajables en algunos tipos de obras. Sin embargo, estos concretos, si son proporcionados adecuadamente, se consolidan fácilmente a través de vibración.

Granulometría Combinada del Agregado.

Algunas veces, se analiza el agregado con el uso de la granulometría combinada de los agregados fino y grueso, de la misma manera como se presentarán en el concreto. Esto provee un análisis más minucioso de cómo los agregados actuarán en el concreto. Algunas veces, hay una carencia en el abastecimiento de agregados de tamaños medianos, aproximadamente 9.5 mm (3⁄8 pulg.), resultando en alta
contracción, alta demanda de agua, baja trabajabilidad, baja bombeabilidad y dificultad de colocación. La resistencia y la durabilidad también se pueden afectar.

La Figura 5-10 ilustra una granulometría ideal. Sin embargo, la granulometría ideal no existe en el campo –
pero podemos acercarnos de ella. Se debe considerar el uso de agregados alternativos, combinación de agregados o tamizados especiales de agregados existentes si se desarrollen problemas debido a la granulometría pobre.

Consulte Shilstone (1990) para opciones para obtenerse la granulometría óptima del agregado.

La granulometría combinada se puede usar para mejor controlar la trabajabilidad, la bombeabilidad, la retracción, además de otras propiedades del concreto. Abrams (1918) y Shilstone (1990) demostraron los beneficios del análisis del agregado combinado:

•Para un contenido constante de cemento y una consistencia constante, existe una combinación óptima de
agregados que producirá la relación agua-cemento más eficiente y la mayor resistencia.

•La mezcla óptima tiene la menor interferencia de las partículas y responde mejor a los vibradores de alta
frecuencia y alta amplitud.

Sin embargo, la mezcla óptima no se puede utilizar en todas las obras debido a la variación de las necesidades de colocación y acabado, bien como de su disponibilidad. Crouch (2000) encontró, en su estudio de concretos con aire incluido, que la relación agua-cemento podría reducirse más del 8% con el uso de la granulometría combinada. Shilstone (1990) también analiza la gradación del agregado, a través de factores de aspereza y trabajabilidad, para mejorar la granulometría del agregado.

Fig. 5-10. Granulometría  óptima combinada de agregado para concreto.

Granulometría del Agregado Grueso.

Los requisitos de granulometría del agregado grueso de las normas ASTM C 33 (AASHTO M 80), COVENIN 277, IRAM 1531, NCh163, NMX-C-111, NTC 174, NTP400.037 y UNIT 102.permiten límites amplios en la granulometría y una gran variedad de tamaños granulométricos (véanse Tablas 5-5 y 5-6).

La granulometría del agregado grueso con un determinado tamaño máximo puede variar moderadamente dentro de un rango, sin que afecte apreciablemente las demandas de cemento y agua de la mezcla, si las proporciones del agregado fino, con relación a la cantidad total de agregados, producen un concreto con buena trabajabilidad. Las proporciones de la mezcla se deben cambiar para producir un concreto trabajable si ocurrieran grandesvariaciones en la granulometría del agregado grueso.

Como estas variaciones son difíciles de predecir, frecuentemente es más económico mantener la uniformidad de la producción y el manejo del agregado grueso, para que se reduzcan las variaciones de la granulometría.

El tamaño máximo del agregado grueso influye en la economía del concreto. Normalmente, se requiere más
agua y cemento en concretos con agregados gruesos de tamaño máximo menor si comparado con agregados de tamaño máximo mayor, debido al aumento del área superficial total del agregado. El agua y cemento necesarios para que se obtenga un revenimiento (asentamiento) de 75 mm (3 pulg.), con el uso de una gran variedad de tamaños de agregados gruesos, se presentan en la Figura 5-9. La Figura
5-9 enseña que, para una cierta relación agua-cemento, la demanda de cemento disminuye a medida que el tamaño máximo del agregado aumenta. El costo elevado para la obtención y manejo de agregados mayores que 50 mm (2pulg.) puede compensar el ahorro por la utilización de menos cantidad de cemento. Además, agregados de tamaños diferentes pueden producir concretos con resistencias ligeramente diferentes, para una misma relación agua-cemento. Por ejemplo, con una misma relación agua-cemento, el concreto con un agregado de tamaño máximo menor podría tener una resistencia a compresión mayor. Esto se verifica principalmente en los concretos de alta resistencia. El tamaño máximo óptimo del agregado grueso para resistencias más elevadas depende de factores, tales como resistencia relativa de la pasta de cemento, adherencia entre cemento y agregado y resistencia de las partículas de agregado.

La terminología que se usa para especificar el tamaño del agregado se debe elegir cuidadosamente. El tamaño de la partícula se determina por el tamaño de la abertura del tamiz y se aplica al agregado que pasa a través de éste y que se queda retenido en el tamiz inmediatamente menor.

Cuando se habla de una clasificación de tamaños de partículas, se usa en algunos países (Colombia, EE.UU., Perú y Venezuela) el número de tamaño (o tamaño granulométrico), mientras que en otros países (Argentina, Chile, México) se refiere a una clasificación a través del tamaño máximo nominal. El número del tamaño se aplica a una cantidad colectiva de agregado que pasa a través de un conjunto de tamices. Como se puede observar en las Tablas 5-5 y 5-6, la cantidad de agregado que pasa a través del
respectivo tamiz se representa en porcentaje y se llama de análisis granulométrico.

Algunas veces, hay una confusión entre el significado del tamaño máximo del agregado. La ASTM C 125, Nch 163, NTC 385, NTE 0694:83, NTP400.037, UNIT-NM 2 y el ACI 116 definen este término como el menor tamiz por el cual toda la muestra de agregado grueso debe pasar. El tamaño máximo nominal se define por la ASTM C 125 y por el ACI 116 como el menor tamiz por el cual la mayor parte de la muestra de agregado grueso debe pasar. El tamiz del tamaño máximo nominal puede retener del 5% a 15% de la masa, dependiendo del número de tamaño. Por ejemplo, un agregado con número de tamaño 67 tiene un tamaño máximo de 25 mm (1 pulg.) y un tamaño máximo nominal de 19 mm (3⁄4 pulg.), 91% de este agregado debe pasar por el tamiz de 19 mm (3⁄4 pulg.) y todas las partículas deben pasar el tamiz de 25 mm (1 pulg.). La NTP 400.037 define el tamaño máximo nominal del agregado como el menor tamiz que produce el primer retenido, pero no especifica el límite del porcentaje retenido, mientras que la Nch 163 define el tamaño máximo nominal (Dn) como la abertura del tamiz inmediatamente inferior al tamaño máximo absoluto (equivalente al que se llama de tamaño máximo en las normas de los otros países citados aquí) cuando por este tamiz pase 90% o más de la muestra

Cuando menos del 90% pasa por este tamiz, se considera como Dn el propio tamaño máximo absoluto.

El tamaño máximo de agregado que se puede utilizar depende del tamaño y de la forma del miembro de concreto y de la cantidad y distribución del acero de refuerzo (armadura). Normalmente, el tamaño máximo del agregado no puede exceder:

1.un quinto de la dimensión más pequeña del miembro de concreto.

2.Tres cuartos del espacio libre entre las barras de acero del refuerzo y entre las varillas de refuerzo y las
cimbras (encofrados).

3.Un tercio de la profundidad de las losas.
Se puede renunciar a estos requisitos si, en la opinión del ingeniero, la mezcla poseyera una trabajabilidad suficiente para que el concreto se coloque adecuadamente sin la formación de agujeros y vacíos.

Tabla 5-5. Requisitos Granulométricos para Agregados Gruesos (ASTM C 33, AASHTO M 80, IRAM 1531,Nch 163, NMX-C-111, NTC 174,  NTP400.037)

† No se especifica en la Nch 163, ni tampoco en la NMX-C-111.
* Los tamaños nominales pueden variar ligeramente de un país al otro. Por ejemplo, en Argentina, los tamaños nominales especificados en
mm, mientras que en Chile, la Nch 163, trae los siguientes grados: 63-40 mm, 50-25 mm, 40-20 mm, 40-5 mm, 25-5 mm, 50-5 mm, 12.5-5 mm,
1 La Nch 163 especifica del 90% a 100%.


los límites de la IRAM 1531 son 53.0 a 4.75 mm, 37.5 a 4.75 mm, 26.5 a 4.75 mm, 19.0 a 4.75 mm, 13.2 a 4.75 mm, 53.0 a 26.5 mm y 37.5 a 19.0
10-2.5 mm. La norma mexicana se diferencia, en este aspecto, de la norma chilena solamente en el tamaño 64 a 40 mm.

Tabla 5-6. Límites de los porcentajes en peso que pasan los tamices de aberturas cuadradas (COVENIN 277)

Fig. 5-9. Contenidos de cemento y agua con relación al tamaño máximo del agregado de concreto con y sin aire incluido. Se requiere menos cemento y agua  en mezclas con agregados gruesos grandes (Bureau of Reclamation 1981).

Granulometría del Agregado Fino

Los requisitos de las normas ASTM C 33 o AASHTO M6/M80, COVENIN 277, IRAM 1512, NCh163, NMX-C-111, NTC 174, NTP400.037, UNIT 84 permiten un rango relativamente amplio en la granulometría del agregado fino, pero las especificaciones de otras organizaciones, a veces, son más restrictivas. La granulometría más deseable para el agregado fino depende del tipo de obra, si la mezcla es rica y del tamaño máximo del agregado grueso. En mezclas más pobres, o cuando se usan agregados gruesos
de pequeñas dimensiones, es conveniente, para que se logre una buena trabajabilidad, que la granulometría se
aproxime al porcentaje máximo recomendado que pasa por cada tamiz. En general, si se mantiene constante la relación agua-cemento y se elige correctamente la relación agregado fino-agregado grueso, se puede usar un amplio rango de granulometrías, sin efectos considerables sobre la resistencia. Sin embargo, algunas veces, se logrará la mayor economía con el ajuste de la mezcla de concreto para que se adapte a la granulometría de los agregados locales.

La granulometría de los agregados finos de acuerdo con las normas ASTM C 33 (AASHTO M6), COVENIN 277,  IRAM 1512, NCh163, NMX-C-111, NTC 174, NTP400.037, UNIT 84, es generalmente satisfactoria para la mayoría de los concretos. Los límites de estas normas, con respecto a la
granulometría se enseñan en la Tabla 5-3.

Tabla 5-3. Límites granulométricos del Agregado Fino (ASTM C 33/AASHTO M6, COVENIN 277, IRAM1512, Nch 163, NMX-C-111, NTC 174 y NTP400.037)

† Las aberturas de los tamices especificados en la Nch 163 son,
respectivamente, 10 mm, 5 mm, 2.5 mm, 1.25 mm, 0.630 mm,
0.315 mm y 0.160 mm.
* De acuerdo con la ASTM C 33 y la NTP400.037 este límite es del
5% a 30%. De acuerdo con la COVENIN 277, el límite de
porcentaje que pasa en este tamiz es del 8%.
** De acuerdo con la ASTM C 33 y la NTP400.037 este límite es del
0% al 10%.

Las especificaciones de la AASHTO, de la NMX y de la NTC permiten que los porcentajes mínimos (por masa) de material que pasa en los tamices de 300 µm (No.50) y 150µm (No.100) se reduzcan a 5% y 0%, respectivamente, desde que:

1.Se use el agregado en un concreto con aire incluido (incorporado) que contenga más de 237 kg de cemento por m3 de concreto (400 lb de cemento por yarda3 de concreto) y más del 3% de contenido de aire (AASHTO y NTC). En el caso de México, la mezcla debe contener más de 250 kg/m3 de cemento.

2.Se use el agregado en un concreto que contenga más de 297 kg de cemento por m3 de concreto (500 lb de cemento por yarda3 de concreto), cuando el concreto no tenga aire incluido (AASHTO y NTC). En el caso de México, la mezcla debe contener más de 300 kg/m3 de cemento.

3.Se use material cementante suplementario aprobado, a fin de suministrar la deficiencia de material que pasa
en los dos tamices.  Otros requisitos de la ASTM C 33 (AASHTO M6), COVENIN 277, IRAM 1501 (parte II), NMX-C-111 y NTC174 son:

1.El agregado fino no debe contener más del 45% de material retenido entre cualquiera dos tamices normal- izados consecutivos.

2.El módulo de finura debe ser mayor que 2.3 y menor que 3.1, y no debe variar más que 0.2 del valor típico
de la fuente del agregado. Si se excede este valor, el agregado se debe rechazar, a menos que se hagan ajustes adecuados en la proporción entre los agregados fino y grueso.

Las cantidades de agregado fino que pasan a través de los tamices de 300 µm (No. 50) y de 150 µm (No. 100) afectan la trabajabilidad, la textura superficial, el contenido de aire y el sangrado (exudación) del concreto. La mayoría de las especificaciones permite un porcentaje que pasa en el tamiz 300 µm (No. 50) del 5% al 30%. El límite más bajo puede ser suficiente para condiciones fáciles de colocación o donde se acabe el concreto mecánicamente, como ocurre en los pavimentos. Sin embargo, en pisos acabados manualmente, o donde se desee una textura superficial lisa, se debe usar un agregado fino con, por lo menos, 15% de masa que pase en el tamiz 300 µm (No. 50) y 3% o más en el tamiz 150 µm (No. 100).

Módulo de Finura. El módulo de finura (MF) tanto del agregado fino como del grueso se calcula, se acuerdo con ASTM C 125, COVENIN 255, IRAM 1627, NCh 165, NMX-C-111, NTC 385, NTE 0694:83, NTP400.011 y UNIT-NM 2, sumándose los porcentajes acumulados de la masa retenida en cada uno de los tamices de la serie especificada y dividiéndose esta suma por 100. La serie especificada de tamices para la determinación del MF es: 150 µm (No. 100), 300 µm (No. 50), 600 µm (No. 30), 1.18 mm (No. 16),
2.36 mm (No. 8), 4.75 mm (No. 4), 9.5 mm (3⁄8 pulg.), 19.0 mm (3⁄4pulg.), 37.5 mm (11⁄2 pulg.), 75 mm (3 pulg.) y 150 mm (6pulg.). La serie especificada de tamices para la determinación del MF en la norma NMX-C-111 no incluye el tamiz de malla 150 mm (6 pulg.).

El MF es un índice de finura del agregado – cuanto mayor el MF, más grueso es el agregado. Agregados con
granulometrías diferentes pueden tener el mismo MF. El MF de los agregados finos es útil para estimar las proporciones de agregados fino y grueso en el concreto. Un ejemplo de como se determina el MF del agregado fino (de un análisis granulométrico asumido) se presenta en la Tabla 5-4.

La degradación del agregado fino debido al rozamiento y a la abrasión decrece el MF y aumenta la cantidad
de materiales más finos que 75 µm (No. 200).

Tabla 5-4. Determinación del Módulo de Finura de Agregados Finos

CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS

Las características más importantes de los agregados para concretose presentan en la Tabla 5-2 y la mayoría se discute en la próxima sección:

Tabla 5-2. Características y Ensayos de los Agregados

Agregados para Concreto.

La importancia del uso del tipo y de la calidad correctos del agregado (árido) no se puede subestimar. Los agregados fino y grueso ocupan cerca del 60% al 75% del volumen del concreto (70% a 85% de la masa) e influyen fuertemente en las propiedades tanto en estado fresco como endurecido, en las proporciones de la mezcla y en la economía del concreto. Los agregados finos (Fig. 5-1) generalmente consisten en arena natural o piedra triturada (partida, machacada, pedrejón) con la mayoría de sus partículas menores que 5 mm (0.2 pulg.). Los agregados gruesos (Fig. 5-2) consisten en una o en la combinación de gravas o piedras trituradas con partículas predominantemente mayores que 5 mm (0.2 pulg.) y generalmente entre 9.5 mm y 37.5 mm (3⁄8 y 11⁄2 pulg.) Algunos depósitos naturales de agregado, llamados de gravas de mina, consisten en grava y arena que se pueden usar inmediatamente en el concreto, después de un procesamiento mínimo. La grava y la arena naturales normalmente se excavan o dragan de la mina, del río, del lago o del lecho marino. La piedra triturada se produce triturando la roca de cantera, roca redondeada, guijarros o gravas grandes. La escoria de alto horno enfriada al aire y triturada también se usa como agregados fino y grueso.  

Fig. 5-1. Primer plano de agregado fino (arena). (69792)

Fig. 5-2. Agregado grueso. Grava redondeada (izquierda) y
piedra triturada (derecha).

Los agregados frecuentemente se lavan y se gradúan en la mina o en la planta. Se puede esperar alguna variación en el tipo, calidad, limpieza, granulometría (gradación), contenido de humedad y otras propiedades. Cerca de la mitad de los agregados gruesos en el concreto de cemento portland en Norteamérica es grava, la mayoría del resto es piedra triturada.

Los agregados naturales para concreto son una mezcla de rocas y minerales (véase Tabla 5-1). Mineral es una sustancia sólida natural con una estructura interna ordenada y una composición química que varía dentro de límites estrechos. Las rocas, que se clasifican según su origen en ígneas, sedimentarias o metamórficas, generalmente se componen con varios minerales. Por ejemplo, el granito contiene cuarzo, feldespato, mica y otros pocos minerales, la mayoría de las calizas consiste en calcita, dolomita y pequeñas cantidades de cuarzo, feldespato y arcilla. El intemperismo y la erosión de las rocas producen partículas de piedra, grava, arena, limo y arcilla.

Tabla 5-1. Rocas y Constituyentes Minerales en los
Agregados

 

Fig. 5-3. Agregado ligero. Arcilla expandida (izquierda) y
esquisto expandido (derecha).

El concreto reciclado o el concreto de desperdicio triturado es una fuente viable de agregados y una realidad económica, especialmente donde buenos agregados son escasos. Se pueden utilizar equipos convencionales de trituración de piedras y se han desarrollado nuevos equipos para reducir el ruido y el polvo.

Los agregados deben cumplir con algunas normas para que su uso en ingeniería se optimice: deben ser partículas limpias, duras, resistentes, durables y libres de productos químicos absorbidos, revestimiento de arcilla u otros materiales finos en cantidades que puedan afectar la hidratación y la adherencia de la pasta de cemento. Las partículas de agregados friables (disgregables o desmenuzables) o capaces de rajarse son indeseables.

Se deben evitar agregados que contienen cantidades apreciables de esquisto u otras rocas esquistosas, de materiales blandos y porosos. Se deben evitar, en especial, algunos tipos de cherts, pues tienen poca resistencia al intemperismo y causan defectos superficiales tales como las erupciones.

Solamente la identificación de los constituyentes de un agregado no puede fornecer una base para el pronóstico del agregado en servicio. La inspección visual normalmente revela debilidades en los agregados gruesos. Los registros de servicio son inestimables en la evaluación de los agregados. En la ausencia de registros de desempeño, se deben ensayar los agregados antes que se los use en el concreto. Los agregados más frecuentemente utilizados  arena, grava y escoria de alto horno enfriada al aire – producen concretos frescos de peso normal con densidad a granel (peso volumétrico, peso unitario, masa unitaria, peso específico) de 2200 a 2400 kg/m3 (140 a 150 lb/pies3).

Agregados de esquisto, arcilla, pizarra y escoria expandidos (Fig. 5-3) se usan para producir estructuras de concreto ligero (liviano) con la densidad del concreto fresco variando de cerca de 1350 a 1850 kg/m3 (90 a 120 lb/pies3).

Otros materiales ligeros tales como la piedra pomez (pumita), cagafierro, perlita, vermiculita y diatomita se emplean para producir concreto ligero aislante con densidades que varían de 250 a 1450 kg/m3 (15 a 90 lb/pies3).

Materiales pesados, tales como barita, limonita, magnetita, ilmenita, hematina y pelotas de hierro se usan para producir concreto de densidad elevada (concreto de gran peso) y blindaje para la radiación (ASTM C 637 y C 638).

Solamente los agregados de peso normal van a ser presentados en este capítulo. Consulte el Capítulo 18 para los tipos especiales de agregados y concretos.

Los agregados de peso normal deben atender a los requisitos de la ASTM C 33 o AASHTO M 6/M80, COVENIN 277, IRAM 1512, IRAM 1531, IRAM 1627, NCh163, NMX-C-111, NTC 174, NTP400.037, UNIT 84 y UNIT 102. Estas especificaciones limitan las cantidades permisibles de sustancias deletéreas y proveen requisitos para las características de los agregados. Se determina el cumplimiento con estos requisitos a través de varias pruebas normalizadas que se van a citar en las próximas secciones y tablas. Sin embargo, el facto que el agregado cumple con las normas ASTM C 33 o AASHTO M 6/M80, COVENIN 277, IRAM 1512, IRAM 1531, IRAM 1627, NCh163, NMX-C-111, NTC 174, NTP400.037, UNIT 84, UNIT 102 necesariamente no garantiza que el concreto estará libre de defectos.

La cantidad deseable de aire, agua, cemento y agregado fino (o sea el mortero) debe ser cerca del 50% al 65% del volumen absoluto (45% a 60% de la masa) del concreto para que se tenga una consolidación adecuada. Los agregados redondeados, como las gravas, requieren cantidades un poco menores, mientras que agregados triturados requieren cantidades un poco más elevadas. El contenido de agregado fino es normalmente del 35% al 45% de la masa o volumen del contenido total de agregado.

Cemento Caliente.

Cuando se pulveriza el clínker de cemento en el molino, la fricción genera calor.

Entonces, el cemento recién molido está aún caliente cuando se lo coloca en los silos de almacenamiento en las plantas de cemento. Este calor se disipa lentamente, por lo tanto en el verano, cuando la demanda de cemento es mayor, el cemento puede estar todavía caliente cuando enviado a una planta de concreto premezclado o a la obra. Ensayos han mostrado que el efecto del cemento caliente en la trabajabilidad y en el desarrollo de la resistencia del concreto no es relevante (Lerch 1955). Las temperaturas del agua de mezclado y de los agregados son mucho más importantes para la temperatura final del concreto.

Almacenamiento del Cemento.

El cemento es un material sensible a la humedad; si mantenido seco, va a retener su calidad indefinidamente.

El cemento almacenado en contacto con el aire húmedo o humedad fragua más lentamente y tiene menos resistencia que un cemento mantenido seco. En la planta de cemento y en las instalaciones de las plantas de concreto premezclado, el cemento a granel se almacena en silos. La humedad relativa en los almacenes o cobertizos usados para guardar los sacos de cemento debería ser la más baja posible. Todas las fisuras y aberturas de los muros y techos deberían ser cerradas. No se debería almacenar los sacos de cemento en pisos húmedos pero sí deben descansar sobre tarimas (palets, estrados). Los sacos se deben apilar juntos para reducir la circulación del aire, pero no se deben nunca apilar cerca de los muros externos. Los sacos que se almacenen por un largo periodo se deben cubrir con lonas (mantas) u otra cobertura impermeable.

En pequeñas obras donde el cobertizo no esté disponible, los sacos se deben colocar sobre plataformas de madera elevadas (palet) sobre el suelo. Las coberturas impermeables deben cubrir toda la pila y extenderse para allá de los bordes de la plataforma para prevenir que la lluvia llegue hasta al cemento y a la plataforma (Fig. 2-54).

Las plataformas mojadas pueden dañar lo sacos inferiores.

El cemento almacenado por periodos prolongados puede sufrir lo que se llama de “compactación por almacenamiento” o “compactación de bodega”. Esto se corrige

Ensayos Virtuales del Cemento.

La tecnología computacional permite, hoy en día, la simulación de los compuestos del cemento (Fig. 2-51), su hidratación, el desarrollo de su microestructura y de sus propiedades físicas. Se pueden observar las combinaciones de materiales, compuestos del cemento o distribución del tamaño de las partículas para la predicción del desempeño del cemento. Algunas de las propiedades que se pueden pronosticar son calor de hidratación, calor adiabático, resistencia a compresión, tiempo de fraguado, reología (tensión de escurrimiento y viscosidad), percolación, porosidad, difusividad, conductividad térmica, conductividad eléctrica, carbonatación, propiedades elásticas, perfil de secado, susceptibilidad a los mecanismos de degradación, retracción autógena y volúmenes de los reactivos y de los productos de hidratación en función del tiempo. Se pueden observar los efectos de varios contenidos de sulfato y álcalis, juntamente con la interacción de los materiales cementantes suplementarios y de los aditivos químicos. 

Fig. 2-51. Imagen en dos dimensiones del cemento portland.
Los colores son: rojo – silicato tricálcico, azul claro - silicatodicálcico, verde  – aluminato tricálcico, amarillo  – ferro-aluminato tetracálcico, verde claro – yeso, blanco – cal libre,azul oscuro – sulfato de potasio y magenta – periclase. Laimagen ha sido obtenida por una combinación de SEM e imágenes de Rayo X (NIST 2001).

Fig. 2-52. Los cementos portland se despachan a granel de los silos en las plantas para el consumidor por (de la izquierda para la derecha) carril, camión y agua.

El modelo computacional predice el desempeño sin los gastos y el tiempo necesarios para los ensayos físicos (NIST 2001).

Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) del Concreto.

En la calorimetría diferencial de barrido (DSC), se mide directamente el calor absorbido o liberado en función de la temperatura y del tiempo y se compara con una referencia.

Una ventaja de los métodos DTAy DSC es que no se requiere ningún cambio de masa, entonces si una muestra se funde sin vaporizarse, aún se pueden tomar las medidas.

De la misma manera que en DTA, se puede emplear el DSC para la determinación de que compuestos están presentes en las diferentes etapas de la hidratación. La Figura 2-50 muestra dos curvas diferentes de calorimetría de barrido o termogramas. La curva superior (a) presenta una pasta de cemento portland después de 15 minutos de hidratación. Los picos en la curva entre 100°C y 200°C son resultado de la descomposición endotérmica (absorbición de calor) del yeso y de la etringita, mientras que el pico a 270°C se debe al sulfato de calcio y potasio hidratado.

Fig. 2-50. Termograma de calorimetría diferencial de barridode una pasta de cemento después  de (a) 15 minutos y (b)24 horas de hidratación. C = hidróxido de calcio; E =etringita; G = yeso y S = singenita.

Cerca de los 450°C, se puede observar un pico menor, debido al hidróxido de calcio.

La curva inferior (B) en la Figura 2-50 enseña la misma pasta de cemento después de 24 horas de hidratación.

Observe la desaparición del pico debido a la etringita, la reducción del tamaño del pico debido a singenita y el crecimiento de los picos debidos a la etringita y al hidróxido de calcio. El tamaño de las áreas bajo las curvas está relacionado a la cantidad de material en la muestra.

Análisis por Termogravimetría (TGA) del Concreto.

El análisis por termogravimetría (TGA) es una técnica que mide la masa de una muestra a medida que se calienta (o se enfría) a una tasa controlada. El cambio de masa de la muestra depende de la composición de la muestra, de la temperatura, de la tasa de calentamiento y el tipo del gas en el horno (aire, oxígeno, nitrógeno, argón u otro gas).

Un cambio de masa en una temperatura específica identifica la presencia de un compuesto químico particular. La magnitud del cambio de masa indica la cantidad del compuesto en la muestra.

El agua libre de la muestra se evapora, disminuyendo la masa, cuando la temperatura se eleva de la temperatura ambiente hasta 100°C. La muestra también pierde cierta cantidad de agua adsorbida en los productos de hidratación, principalmente el agua en los aluminatos de calcio.

Entre 100°C y 400°C, el agua combinada en los productos hidratados, principalmente en el gel de C-S-H, se pierde, juntamente con el resto del agua en los aluminatos de calcio. Entre 400°C y 500°C, el hidróxido de calcio fornece una pérdida de masa muy distinta, pues se decompone en óxido de calcio (sólido) y vapor de agua. La canti- dad de la pérdida de masa se puede usar para la determinación de la cantidad de hidróxido de calcio presente originalmente en la muestra. Arriba de los 500°C, se puede perder más una pequeña cantidad de agua de los productos de hidratación. Las fases carbonatadas pierden dióxido de carbono a aproximadamente 800°C.

Con la determinación de la cantidad de hidróxido de calcio, un TGAfornece una indicación del grado de hidratación de una muestra. Se puede obtener la reactividad de las puzolanas por la evaluación del desaparecimiento del hidróxido de calcio debido a la reacción puzolánica.

Análisis Térmico del Concreto.

Las técnicas de análisis térmico han están disponibles hace muchos años para el análisis de las reacciones hidráulicas y de las interacciones del cemento tanto con adiciones minerales como con aditivos químicos (Figs. 2-45 y 2-49).

Tradicionalmente, el análisis térmico no hacía parte de los programas de ensayos de rutina. Sin embargo, recientemente, el análisis térmico ha ganado popularidad en el análisis de las propiedades físicas y químicas de los materiales cementantes y de las materias primas para la fabricación del cemento (Bhatty 1993, Shkolnik y Miller 1996, Tennis 1997).

Fig. 2-49. Equipamiento de análisis térmico.

En el análisis térmico, se calienta una pequeña muestra a una tasa controlada hasta altas temperaturas (hasta 1000°C o más). Amedida que los compuestos reaccionan o se decomponen, se registran los cambios que ocurren en función del tiempo y de la temperatura. Con el aumento de la temperatura de la muestra, hay una serie de cambios, tales como cambios de la masa, temperatura, energía o estado de la muestra. Un sólido puede derretirse, vaporizarse, decomponerse en un gas con sólidos residuales o reaccionar con un gas (a temperaturas elevadas) para formar un sólido diferente o un sólido diferente y otro gas.

Los usos más comunes del análisis térmico incluyen:

•Identificación de cuales productos de hidratación se formaron y en que cantidades

•Resolución de problemas de agarrotamiento prematuro

•Identificación de la presencia de impurezas en las materias primas

•Determinación del grado de envejecimiento del clínker o del cemento

•Estimación de la reactividad de las puzolanas y escorias para su empleo en cementos adicionados

•Identificación de la cantidad de materia orgánica y sus variaciones en las canteras

•Cuantificación del grado de carbonatación de una muestra expuesta

•Análisis de problemas de durabilidad en el concreto.

Abajo, se discuten algunas técnicas específicas de análisis térmico.

Densidad Aparente del Concreto.

La densidad aparente del cemento se define como el peso de las partículas de cemento más el aire entre las partículas por unidad devolumen. La densidad aparente del cemento puede variar considerablemente, dependiendo de como se manosea y almacena el cemento. Si el cemento portland está muy suelto, puede pesar sólo  830 kg/m3 (52 4 lb/pies3), mientras que cuando se consolida el cemento a través de vibración, el mismo cemento puede pesar tanto como 1650 kg/m3 (103 4 lb/pies3) (Toler 1963). Por esta razón, las buenas prácticas indican que se debe medir el cemento en masa y no en volumen (Fig. 2-48).

Tabla 2-20. Normas para la Determinación del Peso Específico y de la Densidad

Fig. 2-48. Los dos recipientes contienen 500 gramos de
polvo de cemento seco. Ala izquierda, el cemento ha sido
solamente colocado en el recipiente. Ala derecha, el
cemento ha sido ligeramente vibrado  – imitando la
consolidación durante el transporte o la compactación
mientras que se lo almacena en los silos. La diferencia del
20% del volumen aparente enseña la necesidad de medirse
el cemento por su peso y no por su volumen, cuando de la
mezcla del concreto.

Peso Específico (Densidad) y Densidad Relativa (Densidad Absoluta, Gravedad Específica) del Concreto.

El peso específico del cemento (densidad, peso volumétrico, peso unitario, masa unitaria) se define como el peso de cemento por unidad de volumen de los sólidos o partículas, excluyéndose el aire entre las partículas. La masa específica se presenta en megagramos por metro cúbico o gramos por centímetro cúbico (el valor numérico es el mismo en las dos unidades). El peso específico del cemento varía de 3.10 hasta 3.25, con promedio de 3.15 Mg/m3. El cemento portland de alto horno y el portland puzolánico tienen pesos específicos que varían de 2.90 hasta 3.15, con promedio de 3.05 Mg/m3. El peso específico del cemento (Tabla 2-20) no es una indicación de la calidad  del cemento, su principal uso es en los cálculos de las proporciones de la mezcla.

Fig. 2-47. La densidad del cemento (peso específico) se
puede determinar por (izquierda) el uso del frasco vo-
lumétrico de Le Chatelier y queroseno (kerosene) o por
(derecha) el uso de un picnómetro de helio

Para el proporcionamiento de la mezcla, puede ser más útil expresar la densidad como densidad relativa, también llamada de gravedad específica o densidad absoluta. La densidad relativa es un número adimensional determinado por la división de la densidad del cemento por la densidad del agua a 4°C, la cual es 1.0 Mg/m3 (1.0 g/cm3, 1000 kg/m3 o 62.4 lb/pies3).

Se supone la densidad relativa del cemento portland como siendo 3.15 para su uso en los cálculos volumétricos del proporcionamiento de la mezcla de concreto. Como las proporciones de la mezcla traen las cantidades de los ingredientes del concreto en kilogramos o libras, se debe multiplicar la densidad relativa por la densidad del agua a 4°C, establecida como 1000 kg/m3 (62.4 lb/pies3), para la determinación de la densidad o el peso específico de las partículas de cemento en kg/m3 o lb/pies3.

Pérdida por Calcinación (Pérdida por Ignición, Pérdida al Fuego).

La pérdida por calcinación (pérdida por ignición) del cemento portland se determina por el calentamiento de una muestra de cemento con masa conocida a una temperatura de 900°C a 1000°C, hasta que se obtenga la constancia de masa. Se determina entonces la pérdida de masa de la muestra. Normalmente, una gran pérdida por ignición es una indicación de prehidratación y carbonatación, las cuales pueden ser resultantes del almacenamiento prolongado o de manera incorrecta, o de la adulteración durante el transporte. El ensayo de pérdida por calcinación se realiza de acuerdo con las normas de ASTM C 114 (AASHTO T 105), COVENIN 0109, IRAM 1504, NCh147, NGO 41003 h18, NMX-C-151-ONNCCE, NTC 184, NTE 0160, NTP334.086 y UNIT-NM 18 (Figura 2-46).

 Fig. 2-46. Ensayo de pérdida por ignición del cemento.

Calor de Hidratación del Concreto.

El calor de hidratación es el calor que se genera por la reacción entre el cemento y el agua. La cantidad de calor generado depende, primariamente, de la composición química del cemento, siendo el C3Ay el C3S los compuestos más importantes para la evolución de calor. Relación agua-cemento, finura del cemento y temperatura de curado también son factores que intervienen. Un aumento de la finura, del contenido de cemento y de la temperatura de curado aumentan el calor de hidratación. Apesar del cemento portland poder liberar calor por muchos años, la tasa de generación de calor es mayor en las edades tempranas. Se genera una gran cantidad de calor en los tres primeros días, con la mayor tasa de liberación de calor normalmente ocurriendo a lo largo de las primeras 24 horas (Copeland y otros 1960). El calor de hidratación se ensaya según las normas ASTM C 186, COVENIN 0495, IRAM 1617, IRAM 1852, NMX-C-151-ONNCCE, NTC 117, NTE 0199, NTP334.064, UNIT 326 o por calorímetro de conducción (Fig. 2-44).

Fig. 2-44. El calor de hidratación se puede determinar por (izquierda) ASTM C 186 y por (derecha) calorímetro de conducción.

Tabla 2-19. Calor de Hidratación de Cementos Portland de los EE.UU. Seleccionados de la Década de 90,según la Norma ASTM C 186, en kJ/kg*

 

Para la mayoría de los elementos de concreto, tales como losas, el calor generado no trae preocupación porque el calor se disipa rápidamente en el ambiente. Sin embargo, en estructuras de grandes volúmenes, con espesor mayor que un metro (yarda), la tasa y la cantidad de calor generado son importantes. Si este calor no se disipa rápidamente, puede ocurrir un aumento considerable de la temperatura del concreto. Este aumento de temperatura puede ser indeseable, pues después del endurecimiento a altas temperaturas, el enfriamiento no uniforme de la masa de concreto hasta la temperatura ambiente puede crear tensiones de tracción (esfuerzos de tensión) indeseables.

Por otro lado, el aumento de la temperatura en el concreto causado por el calor de hidratación es frecuentemente beneficioso en clima frío, pues ayuda a mantener las temperaturas favorables para el curado.

La Tabla 2.19 presenta valores de calor de hidratación para varios tipos de cemento portland. Estos datos limitados muestran que el cemento tipo III (ASTM C 150) tiene calor de hidratación más alto que los otros tipos de cemento, mientras que el tipo IV (ASTM C 150) tiene el calor más bajo. También se debe observar la diferencia en la generación de calor entre el tipo II (ASTM C 150) normal y el moderado calor de hidratación tipo II (ASTM C 150).

Los cementos no generan calor a una tasa constante. La producción de calor durante la hidratación de un cemento portland tipo I (ASTM C 150) se presenta en la Figura 2-45.

El primer pico presentado en el perfil de calor se debe a la liberación de calor por las reacciones iniciales de los compuestos del cemento, tales como aluminato tricálcico.

Algunas veces llamado de calor de mojado, este primer pico de calor se sigue por un periodo de baja reactividad conocido como periodo de incubación o inducción.

Después de algunas horas, aparece un segundo pico atribuido a la hidratación del silicato tricálcico, señalizando el comienzo del proceso de endurecimiento de la pasta.

Finalmente, hay un tercer pico debido a la reacción renovada del aluminato tricálcico; su intensidad y localización dependen normalmente de la cantidad de aluminato tricálcico y de sulfato en el cemento. En el ensayo de calorimetría, las primeras medidas de calor se obtienen aproximadamente 7 minutos después de la mezcla de la pasta; como resultado, sólo se puede observar la inclinación descendente del primer pico

(Etapa 1, Fig. 2-45). El segundo pico (pico de C3S) normalmente ocurre entre 6 y 12 horas. El tercer pico (pico de C3Arenovado en la conversión de AFt para AFM) ocurre entre 12 y 90 horas. Esta información puede ser útil en el control del aumento de temperatura en el concreto masivo (Tang 1992).

Cuando es necesario minimizar la generación de calor en el concreto, los diseñadores deben escoger un cemento con más bajo calor, tales como el cemento portland tipo II (ASTM C 150, AASHTO M 85), con la opción de los requisitos de moderado calor de hidratación. Como ni todos los cementos tipo II se fabrican para el desarrollo de un nivel moderado de calor, la opción de moderado calor de hidratación se debe solicitar especialmente. El cemento de bajo calor de hidratación se puede utilizar para el control de la subida de la temperatura, pero raramente está disponible.

Fig. 2-45. Evolución del calor como función del tiempo para pasta de cemento. La etapa 1 es el calor de humedecimiento o de la hidrólisis inicial (hidratación del C3Ay del C3S). La etapa 2 es el período de incubación relacionado al tiempo de fraguado inicial. La etapa 3 es una reacción acelerada de los productos de hidratación que determina la tasa de endurecimiento y el tiempo de fraguado final. En la etapa 4 hay una desaceleración de la formación de los productos de hidratación y determina la tasa de aumento de resistencia inicial. La etapa 5 es lenta, caracterizada por la formación estable de productos de hidratación, estabilizando la tasa de aumento de resistencia a edades avanzadas.

Los cementos de moderado calor y bajo calor también están disponibles en las especificaciones de la ASTM C 595 (AASHTO M 240) y C 1157. El empleo de los materiales cementantes suplementarios es también una opción para reducir la subida de temperatura.

La ASTM C 150 (AASHTO M 85), la COVENIN 28, la NCR40, NTP334.009, NTP334.090 tienen tanto un enfoque químico como físico para el control del calor de hidratación. Se puede especificar cualquiera de los enfoques, pero no ambos. La ASTM C 595 (AASHTO M 240) y C 1157, IRAM 50001, NMX–C–414–ONNCCE y NTP 334.082 usan límites físicos. Para más informaciones,consulte PCA(1997).