DETERMINACIÓN DE LOS TIEMPOS DE FRAGUADO DEL

CEMENTO HIDRÁULICO MEDIANTE EL APARATO DE

VICAT Y LAS AGUJAS GILLMORE
_______________________________________________________

FABIÁN CAMILO ROSAS MESA

ESTUDIANTE DE INGENIERÍA CIVIL
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
fabianrosas02@gmail.com

HÉCTOR ANDRÉS MORA CARVAJAL

ESTUDIANTE DE INGENIERÍA CIVIL
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
andres9828@gmail.com

LAURA DANIELA PEÑA BAYONA

ESTUDIANTE DE INGENIERÍA CIVIL
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
danielapa333@gmail.com

YEIMI JOHANA BLANCO SANTOS

ESTUDIANTE DE INGENIERÍA CIVIL
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
yeimib2009@gmail.com

RESUMEN

En esta práctica que se llevó acabo para analizar y determinar los tiempos de fraguado del cemento, se siguió
bajo los parámetros de la norma NTC 118. Siendo una práctica de vital importancia, ya que por medio de esta
obtenemos información de la calidad del cemento que se está usando, además podemos encontrar los posibles
factores a tener en cuenta en algunos proyectos que se pueden ver afectados por el clima u otros posibles
factores haciendo variar estos tiempos.

PALABRAS CLAVE: Tiempos de fraguado, cemento.

ABSTRACT

In this practice that was carried out to analyze and determine the setting times of the cement, it was followed
under the parameters of the standard NTC 118. Being a practice of vital importance, since by means of this we
obtain information of the quality of the cement that is being used, we can also find the possible factors to take
into account in some projects that may be affected by the weather or other possible factors by varying these
times.

KEY WORDS: Setting times, cement.

 1. INTRODUCCIÓN que asegure el buen comportamiento de los
morteros y hormigones.
Este informe se desarrollara tomando como De aquí que sea necesario tener un
base las normas NTC-118 y 109 las cuales conocimiento del tiempo de fraguado, entre
consisten en determinar el fraguado o tiempo de otras variables, de los cementos y, de un modo
secado del mortero. Se utilizaran algunos especial, del correspondiente al principio del
instrumentos como el aparato de VICAT, cuyo fraguado. La determinación del tiempo de
principal uso es la determinación del estado de fraguado de los cementos se realiza,
prácticamente, en todo el mundo por el método
consistencia normal de una mezcla, así como el
de Vicat, por medio del cual se mide la
tiempo en que esta dura en fraguar.
resistencia que ejerce una pasta de cemento a lo
largo del tiempo, amasada solamente con agua,
a la penetración de una aguja metálica, de forma
2. MARCO TEÓRICO cilíndrica, que tiene una sección de 1 mm'"' y
una masa de 300 ± 1 g.
[1] Al mezclar el cemento con el agua, se En la figura 1 se ha representado la resistencia
forma una pasta en estado plástico, en el cual la a la penetración (en mm) de la aguja de Vicat a
pasta es trabajable y moldeable, después de un lo largo del tiempo (en horas) de una pasta
tiempo que depende de la composición química fabricada con un cemento portland; en ella se
del cemento, la pasta adquiere rigidez; es puede apreciar que existen tres zonas
conveniente distinguir entre el fraguado y el perfectamente diferenciadas. La primera zona
endurecimiento, pues este último se refiere a AB, corresponde al período plástico del sistema
resistencia de una pasta fraguada. El tiempo que cemento-agua; la segunda, zona BC, al período
transcurre desde el momento que se agrega el del fraguado y la tercera, a partir del punto C, al
agua, hasta que la pasta pierde viscosidad y período de endurecimiento. Loa puntos B y C
eleva su temperatura se denomina “tiempo de corresponden al principio y final del fraguado,
fraguado inicial”, e indica que la pasta esta respectivamente.
semidura y parcialmente hidratada.
Posteriormente la pasta sigue endureciendo 2.1 TIPOS DE FRAGUADO [2]
hasta que deja de ser deformable con cargas
relativamente pequeñas, se vuelve rígida y llega Se destacan dos tipos de fraguado en el
al mínimo de temperatura; el tiempo trascurrido cemento, el primero se llama fraguado inicial
desde que se echa el agua hasta que llega al (en ese momento ya no se debe perturbar la
estado descrito anteriormente se denomina pasta), el cual se produce aproximadamente a
“tiempo de fraguado final”, e indica que el las 3 horas, el segundo se llama fraguado final,
cemento se encuentra aún más hidratado (no el cual se produce aproximadamente a las 7
totalmente) y la pasta ya esta dura. A partir de horas, en este tiempo la pasta de cemento se ha
este momento empieza el proceso de endurecido totalmente (el fraguado inicial y el
endurecimiento y la pasta ya fraguada va fraguado final se verifican por medio de
adquiriendo resistencia. pruebas de penetración con el aparato de Vicat),
La determinación de los tiempos de fraguado es de manera que la estructura que se observa
arbitraria y da una idea del tiempo disponible desde el exterior ya no cambia, sin embargo la
para mezclar, trasportar, colocar, vibrar y estructura interna sufre una gran
apisonar los concretos y morteros de una obra, transformación a nivel microscópico.
así como el tiempo necesario para transitar
sobre ellos y el tiempo para empezar el curado. 2.2 PROCESO DE HIDRATACIÓN DEL
Los profesionales de la construcción exigen que CEMENTO PORTLAND
la industria del cemento proporcione un
producto homogéneo, que tenga un tiempo El resultado del proceso de hidratación está
apropiado de manipulación, que sea capaz de ligado a la generación de productos sólidos que
suministrar elementos constructivos con son como agujas o cristales que nacen de la
resistencias mecánicas mínimas a edades combinación química progresiva del grano de
tempranas, así como en períodos largos de cemento con el agua que lo rodea, esta actividad
tiempo y una durabilidad óptima de tal modo continúa siempre y cuando haya agua
disponible. A nivel experimental se ha llegado
a encontrar que bajo condiciones óptimas de
curado (mantener la pasta húmeda y a 3. EQUIPOS
temperatura adecuada) se han detectado granos
de cemento que nunca llegan a hidratarse - Cemento.
totalmente.
- Máquina mezcladora.

- Paleta mezcladora.

- Recipiente de mezcla.

- Raspador.

- Aparato de Vicat.

- Aparato de Gillmore.

4. PROCEDIMIENTO
La cantidad de agua necesaria para la -Se tomó una muestra de 500g de cemento
hidratación del cemento depende mucho de las marca HOLCIM y se le agregó a lo largo de
condiciones climáticas bajo las cuales se 30 segundos una cantidad de agua igual a 142
desarrolla esta reacción, bajo condiciones de ml para lograr una consistencia del 28.5%
laboratorio controladas, se ha llegado a (aproximadamente), valor en el cual se
determinar que se requiere aproximadamente alcanza la consistencia normal de este
un 23% del peso del cemento (relación agua cemento.
cemento = 0.23), esta cantidad es bastante baja
si se considera que en un concreto convencional -Se pasó la muestra a una mezcladora donde
se usa un poco más del doble. El exceso de se dejó durante 30 segundos a una velocidad
agua en un concreto convencional obedece de 140 revoluciones/minuto, posteriormente
principalmente a la necesidad de obtener una se aumentó la velocidad a 285
mezcla fluida para poderla depositar y revoluciones/minuto y se dejó un tiempo de
compactar sin problemas dentro de la cimbra. 60 segundos.
Por esta razón los cuidados de se evapore el
agua del concreto fresco. -Se extrajo de la mezcladora y se moldeó la
muestra en forma de bola. Luego se lanzó seis
veces de una mano a otra a través de una
2.3 FACTORES QUE MÁS INCIDEN EN distancia de 15cm aproximadamente.
LOS TIEMPOS DE FRAGUADO [3]
-Se introdujo la mezcla esférica en el molde
•Composición química del cemento. del aparato de vicat sin comprimirla,
posteriormente se le dieron unos golpes
•La temperatura pues a menor temperatura suaves al molde con el fin de llenar los vacíos
ambiente, las reacciones de hidratación son del molde con mezcla, se posicionó el molde
más lentas. con la mezcla en el aparato de Vicat y se
niveló la aguja.
•Finura del cemento; entre más fino sea, es Para las agujas de Gillmore se tomó la mezcla
mayor la velocidad de hidratación y viceversa. en exceso de este ensayo y se colocó sobre
una placa cuadrada donde se formó un tronco
•Mientras mayor sea la cantidad de agua de de cono de bases paralelas, de 76mm +-
amasado, más rápido es el fraguado. 13mm de diámetro en la base mayor, 50mm
+- 13mm en la base menor y
 aproximadamente 13mm +- 3mm de altura,
posteriormente se alisó la superficie con la Consistencia 30% de agua
espátula, en primera instancia se colocó la
muestra bajo la aguja con el menor peso. Se Penetración aparato de VICAT
dejaron reposar ambas muestras durante 30
minutos.  Para hallar el tiempo de fraguado
inicial se tiene en cuenta el tiempo al
-Para el ensayo del aparato de Vicat, cada 15 que este llega a una penetración de
minutos se iba registrando la penetración de 25mm o menos.
la aguja en la mezcla hasta alcanzar una
penetración de 25mm o menos (tiempo de
fraguado inicial), se continuó el ensayo hasta
que no penetrara la aguja en la mezcla (tiempo
de fraguado final).
Los ensayos en las agujas de Gillmore se
realizaron de forma simultánea con los del
aparato de Vicat (Cada 15 minutos), para este
ensayo se registraba si la aguja con el menor
peso lograba penetrar o dejar rastro en la
muestras, una vez que la muestra se vio
inalterada (tiempo de fraguado inicial), esta se
pasó la a la aguja con mayor peso y de igual
forma se realizó el ensayo hasta que esta no Figura. Triangulo de interpolación
penetrara ni dejara rastro con la segunda aguja

5. CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE Y1=33 Y2=23 Y3=25

DATOS X1=180 X2=195 X3=?

𝒚 = 𝒎𝒙 + 𝒃
 Cálculo de la pendiente

𝒚𝟐 − 𝒚𝟏
𝒎=
𝒙𝟐 − 𝒙𝟏
23 − 33
𝑚=
195 − 180
−2
𝑚=
3
 Para: Y=25 𝑚=
−2
3
b=153
X=?
X=192

Tabla - Datos del tiempo de fraguado

  Para este laboratorio se omitió un aspecto
bastante importante para el tiempo de
fraguado, el cual depende de la cámara
Tiempo Penetración (mm) húmeda y debido a la ausencia de esta el
(minutos) fraguado de cierta manera es afectado por
192 25 la temperatura ambiente del laboratorio.
 Según los datos obtenidos gracias a la
interpolación se puede concluir que el
tiempo de fraguado inicial mediante el
aparato de VICAT es de 192 minutos.
 Es importante conocer el tiempo de
fraguado para poder estimar el tiempo
disponible para mezclar, transportar,
colocar, vibrar y afinar concretos en obra.

7. BIBLIOGRAFIA

[1] Fraguado del concreto. [En línea].

Fecha de consulta: 10 de octubre de
2018. Disponible en:
https://www.arqhys.com/construccion/c
oncreto-fraguado.html
Tiempo de fraguado inicial, VICAT=192
minutos [2] Tipos de fraguado e hidratación del
cemento portland. [En línea]. Fecha de
Tiempo de fraguado final, VICAT=300 consulta: 10 de octubre de 2018.
minutos Disponible en:
http://www.elconstructorcivil.com/2011/
Penetración aparato de Gillmore 01/hidratacion-y-fraguado-del-
cemento.html
Para hallar el tiempo inicial de fraguado se
toma el tiempo en el cual no hay penetración en [3] Factores que inciden en el tiempo de
la respectiva muestra. fraguado. [En línea]. Fecha de consulta:
11 de octubre de 2018. Disponible en:
Tiempo de fraguado inicial, http://elconcreto.blogspot.com/2009/01/
GILLMORE=165minutos fraguado-del-cemento.html
Tiempo de fraguado final,
[4] Tiempo de fraguado. [En línea].
GILLMORE=300 minutos
Fecha de consulta: 12 de octubre de
2018. Disponible en:
http://elconcreto.blogspot.com/search/la
6. CONCLUSIONES bel/Fraguado%20del%20Cemento

 El tiempo inicial de fraguado muestra que Norma Técnica Colombiana. NTC 109.
la masa ha alcanzado cierta rigidez. Método para determinar los tiempos de
fraguado del cemento hidráulico por
 El tiempo de fraguado depende de la medio de las agujas de Gillmore.
relación agua cemento que contenga la Instituto Colombiano de Normas técnicas
pasta pero además de los factores de y certificación. Fecha de consulta: 11 de
temperatura y humedad en los cuales se octubre de 2018.
encuentre la mezcla.