EN 196-3: Métodos de ensayo del cemento — Parte 3

Determinación del tiempo de fraguado y la consistencia (método Vicat)

Ejemplo nacional (Turquía): TS EN 196-3 — los requisitos técnicos siguen EN 196-3:2016.

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Aviso legal

La información de esta página es un resumen elaborado por Vector Scientific Testing Devices a partir de una revisión de la norma aplicable; no sustituye el texto oficial de la norma. Para el texto completo y vinculante, obtenga la norma del organismo correspondiente (p. ej., su instituto nacional de normalización, ASTM International, CEN) por los canales oficiales. Vector no asume responsabilidad por pérdidas directas o indirectas derivadas del uso de este resumen.

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1. Propósito y alcance

Esta norma describe cómo determinar dos propiedades clave del cemento mediante un aparato Vicat:

1. Consistencia estándar — contenido de agua requerido para que la pasta alcance la consistencia especificada (método de penetración del émbolo).
2. Tiempo de fraguado — tiempos de fraguado inicial y final tras mezclar con agua (método de penetración con aguja).

Aplicabilidad:

• Aplica a todos los cementos comunes dentro del alcance de EN 197-1 y otras normas de materiales que referencian este método.
• Puede no aplicar a cementos con tiempos de fraguado inicial muy cortos.

Principio del método de referencia: La norma define procedimientos de referencia. Se permiten alternativas si están calibradas frente al método de referencia. En caso de disputa, solo aplica el método de referencia.

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2. Condiciones de laboratorio

2.1 Ambiente

Temperatura objetivo: cuando se indica un rango de temperatura, el control debe apuntar al punto medio (p. ej., 20 ± 2 °C → objetivo 20 °C).

2.2 Aparato general

Nota: usar la tolerancia inferior para la holgura entre la paleta de la mezcladora y la cubeta produce una pasta más homogénea.

2.3 Materiales

• Agua: agua destilada o desionizada. El agua potable puede usarse para curado y ebullición.
• El cemento, el agua y todo el aparato deben estar a (20 ± 2) °C durante el ensayo.

2.4 Comprobaciones del equipo

• El equipo fuera de tolerancia no se acepta; se ajusta o repara.
• Se conservan los registros de mediciones de control.
• Para equipo nuevo, se miden masa, volumen y dimensiones críticas.
• Las dimensiones aproximadas en las figuras son indicativas; las dimensiones con tolerancia son obligatorias.
• Cuando el material del aparato pueda afectar los resultados, debe especificarse y usarse.

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3. Aparato Vicat — Descripción detallada

3.1 Bastidor principal

• Vástago deslizante vertical en un soporte metálico (husillo móvil).
• Plataforma de masa en el extremo superior del vástago.
• Émbolo o aguja fijados en el extremo inferior según el ensayo.
• Escala graduada (mm) e indicador ajustable.
• Movimiento: estrictamente vertical, fricción despreciable; eje coincidente con el eje del émbolo/aguja.
• Masa total de las partes móviles: (300 ± 1) g — constante en todas las configuraciones.

3.4 Aguja para fraguado final y anillo anular (Figura 1e)

Vista desde abajo: aguja centrada, anillo alrededor; la aguja sobresale 0.5 mm más allá del anillo.

3.5 Balanza de masas

• Si el émbolo o la aguja (con o sin accesorio) siempre pesan (9.0 ± 0.5) g, basta una masa de ajuste única por aparato.
• Cuando se montan puntas distintas, masas adicionales en la plataforma llevan la masa móvil total a (300 ± 1) g.

3.6 Molde Vicat

Nota: pueden usarse moldes de otros metales si la profundidad cumple y están calibrados frente a un molde de referencia.

3.7 Placa base

Recomendación: usar placas base de igual espesor en un laboratorio reduce la necesidad de poner a cero con frecuencia la escala Vicat.

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4. Determinación de la consistencia estándar

4.1 Objetivo

Encontrar el agua necesaria para que la pasta alcance la «consistencia estándar», caracterizada por la resistencia a la penetración del émbolo estándar hasta una profundidad definida. Este contenido de agua rige la preparación de pasta para el ensayo de tiempo de fraguado.

4.2 Preparación de la pasta de cemento

Materiales:

• 500 g de cemento (± 1 g)
• Agua inicial: unos 125 g (pesada o medida con ± 1 mL)

Procedimiento de mezclado:

• Cada etapa debe estar dentro de ± 2 s.
• «Cero» es la referencia para los tiempos de fraguado inicial y final.

Nota: se permiten otros procedimientos de mezclado si están calibrados frente al método de referencia.

4.3 Llenado del molde

1. Aceitar ligeramente la placa base y el interior del molde (se recomienda aceite mineral).
2. Colocar la pasta en el molde con sobrecarga sin compactación ni vibración excesiva, sin demora.
3. Golpear suavemente el molde sobrecargado (palma hacia el molde) para liberar burbujas de aire.
4. Nivelar el exceso con una regla usando cortes ligeros; superficie nivelada y lisa.

Advertencia: la pasta fresca de cemento es altamente alcalina y puede irritar la piel. Use guantes de protección.

4.4 Procedimiento — consistencia estándar

1. Con el émbolo (Fig. 1c) montado, bajar el aparato hasta que el émbolo contacte la placa base → poner escala/indicador a cero.
2. Elevar el émbolo a posición de espera.
3. Colocar molde lleno + base en el Vicat de modo que el émbolo quede centrado en la pasta, sin demora excesiva.
4. Bajar hasta que el émbolo contacte justo la superficie de la pasta.
5. Mantener 1–2 s para evitar impartir velocidad o fuerza inicial.
6. Liberar las partes móviles rápidamente → el émbolo penetra verticalmente bajo su peso.
7. La liberación debe ocurrir 4 minutos ± 10 segundos después del tiempo «cero».
8. Lectura: tras detenerse la penetración durante al menos 5 s, o 30 s después de la liberación (lo que ocurra antes).
9. Leer en la escala la distancia entre la cara inferior del émbolo y la placa base.
10. Registrar junto con el agua como % en masa de cemento.
11. Limpiar el émbolo inmediatamente después de cada ensayo.

4.5 Criterio de aceptación

Repetir con distintos contenidos de agua hasta que la distancia entre émbolo y base sea (6 ± 2) mm.

Redondear el contenido de agua de la pasta conforme al 0.5 % más cercano y registrarlo como agua requerida para consistencia estándar.

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5. Determinación del tiempo de fraguado

5.1 Aparato

5.1.1 Recipiente de almacenamiento

Recipiente para sumergir moldes llenos en agua a (20.0 ± 1.0) °C; varios diseños son aceptables si la superficie del espécimen está bajo agua.

5.1.2 Recinto con temperatura controlada

Baño de agua o gabinete termostático a (20.0 ± 1.0) °C que coincida con el recipiente.

5.1.3 Aparato automático

Permitido si cumple los requisitos del método de referencia.

Nota: la experiencia muestra que el método de referencia (espécimen bajo agua) puede ser inadecuado para algunos cementos de fraguado lento. Entonces puede usarse el Anexo A (gabinete húmedo, HR ≥ 90 %). Las especificaciones deben indicar qué método aplica.

5.2 Tiempo de fraguado inicial

5.2.1 Configuración del aparato

Montar la aguja de fraguado inicial (Fig. 1d). Bajar hasta que la aguja contacte la placa base en el recipiente → poner escala a cero → elevar aguja a espera.

5.2.2 Preparación del espécimen

• Llenar el molde Vicat con pasta de consistencia estándar según las Cláusulas 4.2 y 4.3.
• Colocar molde lleno + base en el recipiente de almacenamiento.
• Añadir agua para cubrir la superficie de la pasta al menos 5 mm.
• Colocar el recipiente en el recinto a (20.0 ± 1.0) °C.

5.2.3 Procedimiento de penetración

1. Tras un intervalo adecuado, colocar molde + base + recipiente bajo la aguja.
2. Bajar hasta que la aguja contacte justo la pasta.
3. Mantener 1–2 s para evitar descenso rápido.
4. Liberar → la aguja penetra verticalmente.
5. Lectura: cuando la penetración esté completa o 30 s después de la liberación (lo que ocurra antes), leer la escala.
6. Registrar distancia desde la punta de la aguja a la placa base y tiempo transcurrido desde «cero».

5.2.4 Reglas de separación

• Mantener el espécimen en el recinto entre penetraciones.
• Limpiar la aguja inmediatamente después de cada ensayo.
• Conservar el espécimen si también se determinará el fraguado final.

5.2.5 Fraguo inicial — criterio e informe

El tiempo transcurrido desde «cero» hasta que la distancia aguja–base sea (6 ± 3) mm es el tiempo de fraguado inicial.

• Redondear el cálculo al 1 minuto más cercano.
• Informar redondeado al 5 minutos más cercano.

Consejo: aumentar la frecuencia de penetración a medida que se acerca el fraguado inicial.

Repetibilidad / reproducibilidad (edición vigente):

• Repetibilidad (mismo laboratorio): CV ≈ 10 %
• Reproducibilidad (entre laboratorios): CV ≈ 12 %

5.3 Tiempo de fraguado final

5.3.1 Preparación del espécimen

1. Invertir el molde lleno de 5.2 sobre la placa base. → El fraguado final se determina en la cara que originalmente contactó la base.
2. Sumergir molde + base y almacenar en el recinto a (20.0 ± 1.0) °C.

5.3.2 Configuración

Montar la aguja de fraguado final con anillo anular (Fig. 1e). La masa móvil total debe ser (300 ± 1) g.

Nota: se permite equipo automático que use solo la aguja de fraguado inicial (Fig. 1d, sin anillo) si está calibrado frente al método de referencia.

5.3.3 Procedimiento de penetración

Igual que 5.2.3, con diferencias:

Reglas de separación como para fraguado inicial. Mantener el espécimen en el recinto entre ensayos; limpiar la aguja.

5.3.4 Detección del fraguado final

• Detectar el instante en que la aguja penetra por primera vez solo 0.5 mm.
• Este es el primer instante en que el anillo no marca la superficie.
• Acortar intervalos cerca del fraguado final.
• Verificación: confirmar el tiempo de fraguado final con dos posiciones de penetración adicionales.

5.3.5 Fraguo final — informe

El tiempo desde «cero» hasta que la aguja penetra por primera vez solo 0.5 mm es el tiempo de fraguado final, informado redondeado al 5 minutos más cercano.

Nota: En el ejemplo de edición nacional anterior (TS EN 196-3+A1:2010), el redondeo era 15 minutos; la edición vigente usa 5 minutos.

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6. Método alternativo de tiempo de fraguado (Anexo A — informativo)

El método de referencia almacena los espécimenes bajo agua. Para algunos cementos de fraguado lento esto puede ser inadecuado. La alternativa usa un gabinete húmedo: (20 ± 1) °C, HR ≥ 90 %.

Las especificaciones deben indicar cuándo aplica la alternativa.

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7. Valores límite informativos (de EN 197-1)

(Estos límites provienen de EN 197-1; EN 196-3 define solo métodos de ensayo — no fija límites de conformidad.)

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8. Notas prácticas

1. Rango de agua: el agua de consistencia estándar suele ser 24–33 % en masa de cemento; los cementos más finos requieren más agua.
2. Equipo Vicat automático: muy usado; estandariza temporización, lectura y registro. Debe calibrarse frente al método de referencia.
3. Desmoldeo: usar aceites de base mineral; algunos aceites afectan el tiempo de fraguado.
4. Sensibilidad a la temperatura: el tiempo de fraguado es muy sensible a la temperatura; incluso 1 °C puede importar — de ahí el baño termostático en el método de referencia.
5. Puntos de penetración: no penetrar el mismo punto dos veces; respetar la separación mínima.
6. Cuidado de la aguja: punta plana y sin daño; limpiar después de cada ensayo; reemplazar agujas dobladas o desgastadas.
7. Tiempo «cero»: inicio de la mezcladora redondeado al minuto más cercano; todos los tiempos derivan de esta referencia.
8. Ensayo de resistencia: la resistencia de prismas de mortero según EN 196-1 usa los mismos objetivos climáticos de laboratorio para mezclado y curado.

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Este documento es un resumen integral de las partes de consistencia estándar y tiempo de fraguado Vicat de EN 196-3:2016 (pueden aplicar títulos nacionales como TS EN 196-3 en su región). Para uso oficial, consulte la norma emitida por su organismo nacional de normalización (p. ej., TSE para Turquía).