ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA CONTRACCIÓN AUTÓGENA EN
PASTAS DE CEMENTO

Benítez, Graciela Alejandra1; Anfossi, Lionel1; Rodríguez, Matías1; Polzinetti, Matías2; Curria, María2
1Tecnología del hormigón-Construcciones, 2División Tecnología del Hormigón, Departamento Técnico, Instituto del
Cemento Portland Argentino (ICPA)
alemir@inti.gob.ar


Introducción
La contracción autógena se define como el
cambio de volumen externamente perceptible
que ocurre en la pasta de base cemento,
debido a fenómenos de contracción química y
autodesecación. Su magnitud depende de
diversos factores, tales como la composición de
la pasta, la relación agua/cemento (a:c), el uso
de adiciones y aditivos químicos, las
características intrínsecas de los materiales y el
régimen de temperatura de exposición.

Objetivo
-Presentar los resultados de un proyecto de
investigación para evaluar la magnitud de la
contracción autógena para diversas pastas de
materiales disponibles localmente.
-Validar las hipótesis de estudio de la
bibliografía internacional.
-Documentar el comportamiento de distintos
cementos base empleados
-Comprobar el aumento de la contracción
autógena en pastas con relaciones
agua:cemento bajas, la incidencia del uso de
escoria granulada de alto horno y filler
calcáreo.

Descripción
El presente trabajo se realizó como
continuación de la implementación del método
de ensayo basado en la ASTM C1698 y forma
parte del convenio específico establecido entre
INTI Construcciones y el Instituto del Cemento
Portland Argentino.

Metodología
Para la determinación de la contracción
autógena se empleó el método propuesto por la
ASTM C1698-09, con las modificaciones
propuestas descriptas en el trabajo
“Implementación de un método para
determinar la contracción autógena de
pastas de cemento”.

Los valores de la Tabla 1 corresponden al
promedio de 2 resultados individuales de
probetas preparadas con diferentes cementos
base (CPN40 y 50), con relaciones a:c de 0,26
a 0,42 y con adiciones de Escoria y Filler
calcáreo, acondicionadas y ensayadas en
idénticas condiciones. Las edades de medición
son 1, 3, 7, 14 y 28 días, con excepción de las
pastas con escoria, cuyos resultados se
exhiben hasta los 14 días.

Tabla 1: Resultados de contracción autógena
Muestra Contracción Autógena [µm/m]
Edad [días] 1 3 7 14 28
N40-042 6 24 60 122 201
N40-040 24 67 152 210 320
N40-036 29 95 241 442 560
N40-034 67 210 449 579 655
N40-032 142 336 554 653 738
N40-030 217 440 622 712 857
N40-028 520 870 978 1058 1108
N40-026 676 1009 1118 1127 1193
N50-036 56 120 247 414 521
N50-032 55 278 439 544 756
N40-030-F15 436 561 656 746 817
N40-030-F20 378 460 503 643 643
N40-030-F25 356 442 582 638 701
N40-040-F20 91 98 112 170 246
N40-030-E15 126 259 382 546 ---
N40-040-E25 6 16 16 21 ---
Nota: Designación de las pastas: tipo de cemento; relación
agua:cemento; Adición; %
N: CPN; 40 o 50 Categoría resistente según Norma IRAM
50000; F: Filler calcáreo; E: Escoria

Resultados y discusión
No se presentan resultados de contracción
autógena para las mezclas preparadas con
relaciones a:c 0,45 y 0,50, dado que el cambio
de largo resultó ser exiguo y asociado al efecto
de la temperatura en cada medida, aún dentro
del intervalo ± 1 ºC. Del estudio de los dos
casos, se corrobora que para relaciones
a:c>0,42, el valor resulta mínimo comparado
con otros casos de composición de la pasta, y
otros fenómenos de variación volumétrica,
como la contracción por secado.

Del estudio de pastas con igual aglomerante
(CPN 40) y relaciones a:c entre 0,42 a 0,26 (ver
Figura 1), es posible verificar que a mayor a:c,
la contracción autógena decrece, siendo para
pastas con a:c 0,26 a 0,28 del orden del doble
que para a:c entre 0,32 a 0,36, y de 4 a 5 veces
para 0,40. Esto puede atribuirse a que el efecto
de autodesecación de la pasta, luego del fin de
fragüe, es menor por la mayor disponibilidad de
agua.

Figura 1: Efecto de la relación a:c en pastas con mismo
aglomerante (CPN 40)

En la Figura 2 se presenta la comparación
entre pastas con igual cemento base (CPN 40)
y reemplazos de filler calcáreo, entre 15 y 25 %
en masa, para relaciones a:c de 0,30 y 0,40. Se
destaca valores de un mismo orden de
magnitud para distintos porcentajes de
reemplazo e igual relación a:c y que las
diferencias se aproximan a la desviación propia
del método. Para relación a:c 0,40, ocurre el
mismo comportamiento del estudio anterior,
mostrando valores bajos, y de menor
relevancia en las aplicaciones usuales de los
cementos dentro del campo de la Ingeniería.
Para los reemplazos de cemento con filler
calcáreo mayores al 20 %, se observa el efecto
de dilución, que tiende a conducir menor
contracción, en particular a edades posteriores
a 3 días. En estos casos, la contracción
autógena para un cemento con filler calcáreo
con una mayor finura no muestra resultados de
mayor magnitud, lo que puede justificarse a
partir de las características de reacción propias
de la caliza molida como adición (sin reacción
puzolánica).



Figura 2: Efecto del reemplazo de cemento base (CPN 40)
por filler calcáreo

En los registros de contracción autógena a 1
día de edad, se presenta valores mayores para
reemplazos de filler calcáreo, lo que podría
deberse a una mayor velocidad de hidratación
por el efecto de nucleación sobre los granos de
esta adición, que también conduce a mayores
niveles resistentes a edades tempranas.

Comparando el análisis entre los dos cementos
base (CPN 40 de menor finura y componentes
minoritarios que el CPN 50), se observa que las
diferencias registradas para relaciones a:c de
0,32 y 0,36 resultan menores a la desviación
del método (en color verde en Tabla 1).

En relación a las pastas con CPN 40 y escoria
granulada de alto horno (Figura 3), se confirma
la reducida contracción autógena para
relaciones a:c 0,40 y un efecto benéfico para
todas las edades, aunque, por presentar
actividad hidráulica, el fenómeno a corta edad
tiende a ser menor, mientras que esa diferencia
se reduce a mayor edad, debido al desarrollo
de las reacciones de hidratación a largo plazo.


Figura 3: Efecto del uso de escoria granulada de alto horno

Conclusiones
De acuerdo con los resultados de este trabajo,
ha sido posible cuantificar la contracción
autógena de distintos materiales cementantes
puros y con adiciones minerales disponibles
localmente, comprobándose la fuerte influencia
de factores como la relación a:c, el uso de
adiciones minerales, distintas finuras y
composición de clinker.

El reemplazo de cemento con escoria condujo
a una reducción de contracción autógena, al
igual que los reemplazos más elevados con
filler calcáreo, aunque menor para este último.
La contracción autógena a corta edad puede
ser menor en porcentajes de reemplazo
superiores al 20 %, mientras que en el caso de
la escoria, el beneficio es mayor a corta edad.

Con respecto a la incidencia sobre la
contracción autógena de pastas de cemento
con adiciones minerales activas (puzolanas
naturales, cenizas volantes y escoria granulada
de alto horno en porcentajes de reemplazo
superiores al 35 %), composición química del
clinker y finura del material cementante, se
proyecta continuar con estudios adicionales,
cuyos resultados serán objeto de otro artículo.

Bibliografía

ASTM C1698 Standard Test Method for Autogenous Strain
of Cement Paste and Mortar, American Society of Testing
Materials (ASTM), 2009.
Benitez A, Graneros G, Soto S, Curria M, Polzinetti M,
“Implementación de un método para determinar la
contracción autógena de pastas de cemento a partir de la
retracción lineal en tubos sellados”, VII Congreso
Internacional y 21ª Reunión Técnica de AATH, 2016.