Fraguado.Cemento.2016

8.- Fraguado.Cemento.
Es comúnmente aceptado que, sin la presencia del yeso, el C3A, al hidratarse causaría un fraguado rápido, ya
que su reacción con el agua es casi inmediata. La adición de yeso retardará la hidratación y la aparición del
fraguado. Diferentes mecanismos han sido propuestos para intentar explicar la acción retardante del yeso en la
hidratación del C3A.
Las anomalías del fraguado son esencialmente debidas a la naturaleza y cantidad de los compuestos
hidratados, los cuales se forman después de que el cemento ha sido mezclado con agua. Estos compuestos son
producto de las reacciones de los aluminatos de calcio y el sulfato de calcio. Esta primera reacción se para
transcurridos de 10 a 15 minutos, después existe un período de reposo, (período «durmiente”), que dura varias
horas, durante las cuales no hay prácticamente actividad química, y finalmente comienzan de nuevo las
reacciones de hidratación.
Sin embargo, sí existen claras diferencias en la conversión del C3A, dependiendo de la actividad de éste
durante la hidratación y, de la cantidad de yeso presente, es decir, dependiendo de la relación entre la
concentración de los iones sulfato (SO4)2- e iones aluminato (A1O2)- en solución. Esta relación determina si el
comportamiento del fraguado es normal o no, presentándose varios fenómenos según sea el valor de la
S  SO42 
relación R 
, que se muestran en la figura 8.1 y que tienen gran importancia práctica en la
A  AlO2 
tecnología del hormigón y del mortero. Como se puede ver en dicha figura se presentan 5 casos.
Sulfato
en la solución sobre las características de fraguado de
Alu min ato
las pastas de cemento Pórtland.
Figura 8.1.- Influencia de la relación
Caso I.
Se presenta cuando la razón de disponibilidad de iones aluminato y de iones sulfato en la fase de solución son
bajos. La pasta de cemento permanecerá trabajable durante 45 minutos, tras esto comenzará la rigidez al ser
ocupados por cristales de etringita los lugares antes ocupados por agua.
Muchos de los cementos Portland, de fraguado normal, pertenecen a esta categoría. La pasta se vuelve menos
trabajable entre 1-2 horas tras la adición de agua y podrá comenzar la solidificación tras 2-3 horas.
Caso II
Cuando la razón de disponibilidad de iones aluminato y de iones sulfato en la fase de solución son altos,
grandes cantidades de etringita se forman rápidamente , lo que causa una considerable pérdida de consistencia
en 10-45 minutos, con solidificación de las pasta entre 1-2 horas. Es usual en cementos con altos contenidos
en C3A, y que contienen una cantidad, superior a la normal, de sulfatos alcalinos, o más cantidad de sulfato de
calcio hemihidratado. Si la cantidad de hemihidrato es excesiva, se podrá producir yeso secundario o, en
presencia de sulfatos alcalinos, puede aparecer la singinita , K 2CS 2 H , en cristales en forma de placas o agujas
de tamaños considerables entre las partículas de cemento.
La etringita que cubre como una capa a las partículas de cemento es más espesa, pero esto es en principio
insuficiente para salvar los espacios entre partículas, así que las pasta es todavía plástica. Sin embargo, como
la cantidad de etringita es más grande que en el caso I, ésta recristaliza más rápidamente y así el cemento
fraguará más rápido.
Caso III
Si la cantidad de C3A, fase muy reactiva, es alta y la cantidad de sulfato disponible para pasar a disolución es
menos del requerido para un correcto retardo, se formará etringita de la misma forma, pero no “protegerá”
adecuadamente las partículas de cemento.
Se formarán grandes cristales hexagonales, en forma de láminas, de monosulfato y aluminatos de calcio
hidratados, de forma muy rápida y en grandes cantidades, provocando el fraguado de la pasta en menos de 45
minutos tras la adición del agua. Este fenómeno es llamado fraguado rápido (quick set).
Caso IV
Si en la molienda del cemento ha sido añadida sólo una pequeña cantidad de yeso, o bien, no hay yeso, se
producirá una rápida hidratación del C3A, formándose láminas hexagonales de aluminato cálcico hidratado en
grandes cantidades tras la adición del agua a la pasta de cemento, causando casi un fraguado instantáneo (flash
set). Este fenómeno conocido como fraguado relámpago se asocia a grandes desprendimientos calor y
resistencias mecánicas últimas pobres.
Caso V
Cuando el C3A contenido en el cemento es de baja reactividad, como es el caso de cementos que se han
hidratado o carbonatado debido a un mal almacenamiento, y además, tenemos una gran cantidad de sulfato de
calcio hemihidrato presente, podemos decir que la fase de solución tiene una baja concentración de iones
aluminato, pero pronto estará sobresaturada respecto a los iones de calcio y de sulfato. En esta situación, se
podrá formar una delgada capa protectora de partículas de etringita sobre la superficie de las partículas de
cemento. Sin embargo, como todo el C3A no puede consumir los iones sulfato presentes, se formarán grandes
cristales de yeso produciendo la consiguiente perdida de consistencia.
El fenómeno anterior, denominado falso fraguado o fraguado dudoso, no tiene asociado una gran liberación de
calor y puede ser remediado mediante una vigorosa mezcla de la pasta de cemento con o sin adición de agua
nuevamente, volviendo a tomar plasticidad y pudiéndose usar nuevamente sin pérdida de resistencia.
Las causas de este fenómeno del falso fraguado se han explicado de diversos modos. Se ha observado que las
temperaturas elevadas que se producen durante la molienda del cemento producen a menudo este efecto y,
puesto que se sabe que el yeso pierde agua en estas condiciones, la explicación corriente ha sido que la
anhidrita así producida ha perdido su poder de retrasar el proceso de fraguado a causa de su menor capacidad
de disolución (Menor solubilidad). Pero si fuera éste el caso, las pastas fraguarían instantáneamente en vez de
fraguar en falso, porque la rápida hidratación de C3A produciría el fraguado. Bogue y sus colaboradores
estudiaron este fenómeno y observaron que el hemihidrato del sulfato de calcio, o yeso cocido, puede producir
ese tipo de fraguado en las pastas de cemento, hidratándose el mismo hasta fraguar.
A causa de su velocidad de solución, mayor que la de otras formas del sulfato cálcico, el hemihidrato puede
entrar en solución más rápidamente que el aluminato tricálcico y, por su propia hidratación, puede producir en
la pasta de cemento esta rigidez que se designa con el nombre de falso fraguado.
Durante el proceso de molienda, el yeso puede ser deshidratado parcial o totalmente pasado a hemihidrato o
anhidrita. Así pues, un conocimiento de la estabilidad del yeso con respecto a la temperatura y al vapor de
agua es importante para la tecnología del cemento (Tabla 8.1). La temperatura del cemento durante la
operación de molienda podrá estar en el rango entre 40 y 150 ºC.
Tabla 8.1 .- Humedad relativa, aproximada, para prevenir la disociación del CaSO42H2O.
Temperatura (º C)
24
38
52
66
79
93
100
121
Humedad relativa (%)
35
45
55
65
80
95
100
2.5 atm de presión de vapor
De los datos de la tabla anterior , puede extraerse la conclusión de que la humedad relativa en el molino
debería exceder del 50 % para prevenir la deshidratación del yeso.
Aunque la deshidratación en la molienda ocurre, aparentemente el ritmo de deshidratación es suficientemente
bajo para que los cementos puedan ser molidos a temperaturas de 900C sin que ocurra una excesiva
deshidratación del yeso. En caso contrario es necesario, promover un adecuado enfriamiento del molino.
Otros fenómenos que pueden producir el falso fraguado son la aireación del cemento y la presencia de álcalis
en el mismo.
Investigaciones realizadas corroboran que en cementos, los cuales no contenían C3A y tampoco sulfato de
calcio, presentaban el falso fraguado después de la aireación. Es usual el pensar que este hecho será debido a
la activación del C3S por la absorción de la humedad. Aquellos cementos con contenidos altos C 3S serán más
susceptibles al fraguado que otros con contenido bajo de C3S.
También es posible que la aireación de los cementos que contenían hemihidrato pudiese producir una pequeña
cantidad de yeso. Este yeso podría servir como un germen para la precipitación de los iones (SO 4)2- del CaSO4
como yeso. Si semejante conversión de una pequeña cantidad de hemihidrato a yeso tuviese lugar durante la
aieración o si una pequeña cantidad de yeso fuese dejado tras la molienda, el falso fraguado sería posible.
Los carbonatos alcalinos pueden reaccionar con el Ca(OH)2, producido por la hidrólisis rápida del C3S,
precipitando CaCO3, y este carbonato puede ser suficiente para producir la rigidez de un fraguado. Esta
carbonatación de los álcalis del cemento puede tener lugar durante la permanencia en los silos de
almacenamiento en presencia de una atmósfera húmeda.
Otros investigadores atribuyen el falso fraguado a la formación de singinita ( K 2CS 2 H )por reacción del
K2SO4, en el clinker con el hemihidrato presente, debido a un incremento de temperatura durante la molienda.
La formación de singinita no conduce únicamente a un rápido fraguado, sino que además disminuye el
contenido de sulfato presente en la fase líquida, de tal forma que no será posible llevar a cabo de forma
correcta el retardo hidratación del C3A, llevando ésto a una temprana rigidez.
La cantidad de C3A disponible para la formación de etringita, está asimismo influenciada por la atmósfera del
horno durante el calentamiento del clinker. Si el clinker es enfriado lentamente bajo condiciones reductoras en
el horno a temperaturas entre 1000- 1200 ºC, se producirá sustancialmente más C3A, que en un horno con
atmósfera oxidante.
Por otro lado, la cantidad de sulfato suministrado a la solución en los primeros minutos de la hidratación
dependerá de factores termodinámicos y cinéticos. La solubilidad del sulfato de calcio dependerá de:
- Su grado de deshidratación y posiblemente de las condiciones de deshidratación.
- La temperatura.
- La presencia de otros iones comunes ,(SO4)2- , en el clinker o no , de acuerdo con la ley de dilución de
Ostwald.
Los sulfatos del yeso, en sus tres posibles formas o en sus mezclas, no son equivalentes a los sulfatos del
clinker a efectos del fraguado. Así los sulfatos alcalinos del clinker son solubles; entran rápidamente en
disolución en el agua de amasado del cemento y crean en ella una alta concentración de iones sulfato.
Por simple acción de masa, esta concentración desplaza el equilibrio de disolución de los sulfatos de
regulación del fraguado, reduciendo su solubilidad, esto es, impidiendo o dificultando su entrada en solución
y, por consiguiente, su actuación como regulador de fraguado, ya que el retardo de éste corre a cargo de los
sulfatos de calcio y no de otros tipos de sulfatos. Se tiene así el riesgo de tener un fraguado más rápido que el
normal.
En el caso de clínkeres con altos contenidos en sulfatos alcalinos en su composición, sus cementos requieren,
para la buena regulación del fraguado mayor cantidad de yeso. Claro está que, al añadir más yeso a un clinker,
que ya de por si tiene un alto contenido en sulfatos se corre el riesgo de rebasar el límite máximo de SO 3
admisible.
Contenido óptimo de yeso
Muchas propiedades físicas de endurecimiento de las pastas de cemento, son afectadas por la cantidad de yeso
presente en la misma. Las más importantes son:
1.- Resistencia a la compresión.
2.- Contracción al secado.
3.- Retraso a la expansión.
4.- Calor de hidratación.
Resistencia a la compresión
Las resistencias a la compresión en morteros, hechas para un mismo clinker con diferentes cantidades de yeso,
se incrementaban al aumentar el contenido en yeso hasta un máximo. Una explicación de esto es que un
contenido de yeso demasiado alto da lugar a la formación de etringita en cantidades excesivas, y esto después
de que la pasta se ha endurecido, causando de esta manera una expansión y una interrupción de la
microestructura de la pasta.
Por otro lado, un contenido de yeso insuficiente permite que las fases de AFm (monosulfato) se formen antes
de que termine la etapa o periodo de inactividad en la hidratación del C 3S, (Período de inducción), de manera
que el consumo de CH [Ca(OH)2] correspondiente previene la nucleación de los productos de la hidratación
del C3S y extiende el periodo de inducción.
Otro punto de vista, explica el contenido óptimo de yeso como debido al efecto acelerador que el yeso tiene
con respecto a la hidratación del C3S, pero, al mismo tiempo, el yeso disminuye la resistencia intrínseca de los
C-S-H (silicatos de calcio hidratados) por la presencia de iones de sulfato en su estructura.
El contenido óptimo de yeso con respecto a las resistencias máximas varía con el tiempo de hidratación, lo
que indica que ambas explicaciones están contribuyendo al fenómeno.
La cantidad de yeso a añadir a un determinado clinker para producir la máxima resistencia dependerá de la
composición del clinker.
Contracción al secado
La adición del yeso causa un decrecimiento en la contracción de los morteros realizados, a un valor mínimo.
La cantidad de yeso necesario para producir la mínima contracción dependerá nuevamente de la composición
del clinker. Las contracciones de los diferentes cementos, es prácticamente la misma usando la cantidad
correcta de yeso. Este contenido óptimo no es el mismo que el contenido óptimo con respecto a la resistencia
máxima.
Retardo de la expansión .
El efecto de un exceso de yeso en el cemento es causa para un retardo en la expansión en morteros y
hormigones. Es probable que por esta razón se hayan impuesto límites en cuanto a la cantidad máxima de SO3
presente en el cemento.
Curva de liberación de calor.
Un método de control para los requerimientos de yeso será el ritmo de liberación de calor al hidratarse el
cemento. Investigadores como Lerch define el término “adecuadamente retardado”, en términos de esta curva,
“un cemento correctamente retardado, puede ser considerado como uno que contiene la mínima cantidad de
yeso necesaria para dar una curva que, muestre dos ciclos de ascenso y descenso en el ritmo de la liberación
de calor, y que no muestra un apreciable cambio, si se realizan grandes adiciones de yeso durante las 30
primeras horas de hidratación”.
La cantidad de yeso determinado de esta forma es esencialmente la misma cantidad de yeso que, es requerida
para dar la máxima resistencia, mínima contracción y evite expansiones anormales. Puede ser así llamado el
contenido óptimo.
Factores que afectan al contenido óptimo de yeso.
La influencia de varias propiedades del clinker, sobre el contenido óptimo de yeso pueden ser examinadas a
través de las curvas que muestran el ritmo de la liberación de calor durante la hidratación. La superficie
específica del cemento y el contenido en alcalinos del clinker, así como el contenido en C 3A del clinker,
afectan a la cantidad de yeso necesaria para su correcto retardo
Superficie específica del cemento.
Con clinkeres altos, o moderadamente altos en C3A un incremento en la superficie específica del cemento
incrementa la cantidad de yeso requerida para dar un correcto retardo. El máximo ritmo en la liberación de
calor es incrementado en proporción a los aumentos de la superficie específica. Con clinkeres bajos en C3A, se
evita la deficiencia en yeso con un fino molido.
Contenido en álcalis.
Los efectos producidos por los altos contenidos en álcalis son bastante complejos y no son totalmente
conocidos. Podemos exponer tres características de la acción de cementos con bajo y alto contenido en álcalis.
1.- Cementos con alto contenido en alcalinos y bajos contenidos de yeso, pueden dar una curva de liberación
de calor similar a la que puede obtenerse con un cemento correctamente retardado, pero una nueva
adición de la cantidad de yeso muestra que éste no esta correctamente retardado.
2.- El cemento reacciona más rápidamente en aquellos cementos de altos contenidos en alcalinos
3.- Altos contenidos de yeso son necesarios para retardar los cementos con altos contenidos en elementos
alcalinos
Con cementos de bajo contenido en C3A, hay una diferencia entre los efectos de altos contenidos en Na2O y
K2O.
Con altos contenidos de Na2O y bajos de K2O, el ritmo de hidratación del cemento se incrementa al aumentar
en el contenido de yeso, desarrollándose un tercer pico en la curva de liberación de calor. Si se añadiese más
yeso, el tercer pico desaparecería obteniéndose una curva típica de un cemento correctamente retardado.
Con alto contenido en K2O y bajo en Na2O el ritmo de hidratación del cemento se incrementa al incrementar
el contenido de yeso, pero el tercer pico no aparecerá. Eventualmente el máximo del segundo pico en la curva
de liberación de calor se alcanza para el contenido óptimo de yeso.
Un cemento con alto contenido en Na2O requiere una mayor cantidad de yeso para un correcto retardo que un
cemento con alto contenido en K2O. Es probable que sea debido a la formación de los compuestos NC8A3 y
KC23S12 por la solución sólida de los alcalinos en la red del C3A y C2S respectivamente.
Cuando un cemento se amasa con agua en proporción del 20 al 35 por 100, en peso, se forma una pasta que
mantiene su plasticidad durante un tiempo muerto después del cual la pasta empieza a rigidizarse hasta que
desaparece su plasticidad a la vez que va aumentando su resistencia de forma gradual. Este fenómeno es
consecuencia de las precipitaciones sólidas de gel o cristal que se producen durante las reacciones de
hidratación y que dan lugar a un aumento progresivo de la viscosidad de la pasta.
Hay que distinguir dos facetas de esta transformación que se conocen como "fraguado" y "endurecimiento" de
la pasta de cemento. Durante el fraguado la pasta pierde su plasticidad llegando a adquirir algo de resistencias,
mientras que el endurecimiento se caracteriza por la ganancia progresiva de resistencias de una pasta
fraguada.
El fraguado, es pues, el desarrollo de rigidez de una pasta o mortero de cemento, que cambia su carácter de
una masa plástica a un material rígido. El tiempo transcurrido antes del fraguado depende de varios factores,
Agua
incluyendo la temperatura, la relación
y las características del cemento.
Cemento
Durante el fraguado hay que distinguir dos fases conocidas como "principio de fraguado" y "fin de fraguado" y
que son importantes para conocer el tiempo durante el cual la pasta permanece plástica y, por tanto, es
trabajable. El principio de fraguado se caracteriza por iniciarse la rigidez de la pasta y, el final del mismo
viene marcado por la pérdida de plasticidad de aquella.
El principio y fin de fraguado se determinan por medio del aparato de la aguja de Vicat (Figura 3.1.a y b y
figura 3.2) sobre una pasta hecha con el cemento a ensayar y con una cantidad de agua que constituye la de la
"pasta de consistencia normal". En el continente americano se dispone de un método alternativo, el método de
la aguja de Gillmore (Figura 3.2). Los dos métodos están basados en la penetración de una aguja en la pasta de
cemento y dan resultados similares
La pasta de consistencia normal se determina amasando 500 g de cemento con la cantidad de agua que se
estime necesaria. Con esta mezcla se llena un molde troncocónico de bases abiertas cuya altura es de 40 mm,
el diámetro de la base superior de 70 mm y el de la inferior de 80 mm. Sobre la mezcla moldeada se coloca
una sonda cilíndrica de 1 cm de diámetro y 300 g de masa (Figura.3.1.c) y a los 30 s de haber terminado el
amasado se deja que la sonda penetre en la mezcla durante un tiempo de 30 s. Si el agua de amasado utilizada
es la de consistencia normal la sonda penetrará entre 9 y 11 mm. Si la penetración es mayor o menor habrá
que repetir el ensayo amasando, con menos o más agua, respectivamente.
El principio de fraguado se halla midiendo lo que penetra una aguja de 1 mm 2 de sección y de 50 mm de
longitud, (Figura.3.1.d), cargada con una masa de 300 g, sobre la pasta de consistencia normal que se
encuentra situada en un molde troncocónico idéntico al empleado para la determinación del agua de
consistencia normal.
Se define como principio de fraguado el tiempo transcurrido, medido con una precisión de 5 min, desde el
instante en que termina la adición de agua al cemento para formar la pasta y el preciso para que la penetración
de la aguja se quede entre 4±1 mm del fondo. Al principio del ensayo la aguja penetra totalmente la pasta pero
conforme se va rigidizando o fraguando el cemento la penetración va siendo menor, debido a esto, hay que
realizar penetraciones con la aguja de Vicat cada 10 min y en puntos diferentes de la probeta.
Figura 3.1.- Aparato de Vicat para determinar la consistencia normal y el tiempo de fraguado del cemento
Figura 3.2.- Aguja de Vicat y de Gillmore
Para determinar el fin de fraguado se invierte el molde lleno usado sobre la placa base a fin de efectuar esta
parte del ensayo sobre una cara nueva. Sobre la aguja de Vicat se inserta un accesorio anular (Figura.3.1.e)
para observar de una forma exácta las penetraciones pequeñas. Se repiten los ensayos de penetración con la
aguja de Vicat al igual que se hizo para hallar el tiempo de principio de fraguado pero con intervalos de 30
min, por ejemplo. El tiempo transcurrido desde que finaliza la adición de agua al cemento hasta que la aguja
penetra solamente 0.5 mm en la pasta, medido con una aproximación de 15 min, mide el tiempo de fin de
fraguado del cemento y para este tiempo el dispositivo anular colocado en el extremo de la aguja no debe dejar
huella en la pasta.
En la figura 3.3 puede apreciarse el gráfico dado por la aguja de Vicat en un ensayo.
Figura 3.3.- Curva obtenida mediante una aguja de Vicat automática.
Para cumplir con las normas para cemento portland, el tiempo de fraguado inicial no debe ser inferior a 30, 45
ó 60 minutos, mientras que el tiempo de fraguado final debe ser inferior a 8, 10 ó 12 horas. Los límites del
tiempo pueden variar de un país a otro.
No existe una frontera clara entre el fin de fraguado y el principio del endurecimiento de un cemento. El
endurecimiento es el progresivo desarrollo de resistencias mecánicas y queda regulado por la naturaleza y
estructura de las películas coloidales que recubren los granos y que avanzan hacia el núcleo en la hidratación.
Es frecuente, algunas veces, confundir los términos fraguado y endurecimiento cuando en realidad son dos
fenómenos distintos y hasta tal punto, que pueden existir cementos de fraguado lento y de endurecimiento
rápido.
La evolución del fraguado se sigue por medio de la aguja de Vicat u otros sistemas análogos y la del
endurecimiento mediante ensayos de resistencia mecánica.
Los problemas en cuanto al control de la calidad del cemento con respecto al fraguado son:
1.- Evitar el fraguado anormal.
2.-Asegurar uniformidad en los tiempos normales de fraguado.
Normalmente, el fraguado de un mortero de cemento portland es causado por la formación de estructuras
como resultado de la hidratación de los minerales de clinker (Figura 3.4). En este orden de ideas, son
importantes los minerales más reactivos, es decir el C3S y, sobre todo, el C3A.
Durante el fraguado el primer componente que reacciona con el agua es el C3S reduciendose, como
consecuencia de esta reacción, el agua disponible y la plasticidad de la pasta. Aunque el C 3A es más activo
que el C3S, su actividad queda frenada por la adición de yeso. Debido a esto, hay que retardar la reacción
sumamente rápida entre C3A y agua para mantener la mezcla plástica durante unas horas antes de que la
mezcla se ponga demasiado rígida para ser elaborada y manipulada. Eso se suele hacer por adición de yeso
durante la molienda.
Figura 3.4.- Representación esquematica del fraguado y del endurecimiento.
Los siguientes factores asociados con el clinker son importantes para controlar el fraguado:
1.- La cantidad de C3A ó de C3A + C4 AF.
2.- La reactividad de C3A ó de C3A + C4 AF.
3.- El contenido y la distribución de los álcalis.
4.- La cantidad de C3S.
5.- El contenido de ciertos componentes secundarios.
La cantidad de C3A en el clinker es un factor dominante en el control del fraguado. Por esto, las
preocupaciones en cuanto al control del fraguado y la estabilidad del volumen en la práctica ponen un límite
superior al contenido de C3A en el clinker de alrededor del 15 %. Son importantes no sólo la cantidad exacta
sino también la reactividad del C3A (o la fase de aluminatos/ferritos). En esta conexión, la textura de
cristalización y la solución sólida de iones ajenos en los cristales juegan un papel importante.
Por esta razón, una mezcla microcristalina de C3A y C4AF obtenida por enfriamiento rápido, normalmente es
más fácil de controlar con yeso, que cuando se forman grandes cristales individuales de C3A y C4AF como el
resultado de enfriamiento lento. También la incorporación de grandes cantidades de álcalis en la fase de C3A
da como resultado que esta fase incrementa su reactividad, lo cual hace que la retardación sea más dificil.
Parece que altos contenidos de álcalis en la fase acuosa, como el resultado de álcalis solubles en el clinker
tienen un efecto similar.
En el caso de que estén presentes los llamados "álcalis libres" (álcalis solubles que no están combinados como
sulfatos), lo que puede ser el caso cuando el contenido de álcalis es alto y el módulo de sulfato (la relación
SO3
entre el SO3 y los álcalis, MSu =
) es bajo, el control del fraguado puede resultar
0.85K 2O  1.29 Na2O
extremadamente difícil. Esto puede ser el caso cuando el contenido de álcalis que no están combinados como
sulfatos, excede a alrededor del 1 %, expresado como equivalente de Na2O, es decir Na2O EQUIVALENTE = Na2O +
0.659K2O.
.
Las dificultades con respecto al control del fraguado, debido a una fase intersticial muy reactiva,
frecuentemente vienen combinadas con características inferiores de desarrollo de resistencias.
Mientras los problemas con el control del fraguado sobre todo están relacionados con la fase de aluminatos, el
fraguado normal también está dirigido por la cantidad y la reactividad de C 3S.
La reactividad de C3S depende de la historia térmica durante su formación y el contenido de componentes
secundarios disueltos en el retículo cristalino o presentes en la fase acuosa. De esta manera, los álcalis y
sulfatos en la fase acuosa acelerarán la hidratación de C3S, mientras, por ejemplo, la incorporación de flúor en
el C3S disminuye su reactividad.
Debido a la complejidad de las reacciones y factores que ocasionan el fraguado de un mortero de cemento
Portland, es difícil hacer una cuantificación del efecto de factores específicos en esa propiedad.
Sin embargo, las siguientes reglas generales pueden ser útiles:
Fraguado de acuerdo con el método de penetración de una aguja (método de Vicat)

cm 2 
Los tiempos de fraguado normales para el cemento portland ordinario  3000...
:
g 

- Fraguado inicial:
2-5 horas.
- Fraguado final:
3-6 horas.
Efectos típicos: Tiempo de fraguado/ C3A: + 0.2 h/ % de C3A
La figura 3.5 muestra una representación gráfica de la relación entre los tiempos de fraguado y el contenido de
C3A. Las bandas anchas para el tiempo de fraguado indican las variaciones debido a otros factores que el
contenido de C3A.
Figura 3.5.- Tiempos de fraguado de cemento (método de Vicat) en función del contenido de C 3A en el
clinker.
En la velocidad de fraguado y endurecimiento juegan un papel muy importante la finura de molido del
cemento, la temperatura del agua de amasado, la presencia o no de materias orgánicas e inórganicas, aditivos,
etc. El efecto de la temperatura en el fraguado puede verse en la figura 3.6.
Figura 3.6.- Variación del tiempo de fraguado en función de la temperatura ambiente
A veces se produce una prematura rigidización de la pasta de cemento a los pocos minutos del amasado dando
lugar a un fenómeno conocido como "falso fraguado".
El falso fraguado se produce como consecuencia de una accidental deshidratación parcial del yeso al molerlo
con el clinker en el molino de cemento y provocada por una elevación excesiva de la temperatura de la mezcla
1
en el mismo. En este caso, el yeso dihidrato (CaSO4.2H2O) se transforma en yeso hemihidrato (CaSO4. H2O)
2
o en anhidrita (CaSO4) y al mezclar el cemento con el agua se produce una hidratación rápida de estos últimos
sulfatos agarrotándose la pasta.
No debe confundirse el falso fraguado con el fraguado relámpago producido por la hidratación del C3A. En el
primer caso no hay desprendimiento apreciable de calor y además la masa recupera su plasticidad inicial si se
vuelve a mezclar. No debe adicionarse más cantidad de agua a la mezcla para solventar este inconveniente de
falso fraguado por el peligro de reducir las resistencias mecánicas de los morteros y hormigones.
Otra causa de falso fraguado puede tener su origen en la carbonatación de los álcalis del cemento durante el
almacenaje del mismo. Los carbonatos alcalinos formados reaccionan con la portlandita liberada en la
hidratación del silicato tricálcico formando carbonato cálcico que rigidiza a la pasta.