Comparativa de las normas de ensayo ASTM C109 y UNE-EN 196-1

1. ENSAYOS DE RESISTENCIA A
COMPRESIÓN EN CEMENTOS
Comparativa de las Normas de Ensayo
ASTM C109/C109M-11 y UNE-EN 196-1:2005
José María Cruz Oria
Master de Ciencia yTecnología de Nuevos Materiales. Curso 2016/2017
1

2. MARCO
NORMATIVO/LEGISLATIVO
La norma UNE-EN 196-1 es norma de referencia para
las normas de especificaciones:
• UNE-EN 197-1:2011 Cemento. Parte 1: Composición,
especificaciones y criterios de conformidad de los cementos comunes.
• UNE-EN 413:2011 Cementos de Albañilería. Parte 1: Composición,
especificaciones y criterios de conformidad.
• UNE-EN 14216:2005 Cemento. Composición, especificaciones y
criterios de conformidad de los cementos especiales de muy bajo
calor de hidratación.
• UNE-EN 15368:2011 Conglomerante hidráulico para aplicaciones no
estructurales. Definición, especificaciones y criterios de conformidad.
• UNE-EN 14647:2006 Cemento de Aluminato de calcio. Composición,
especificaciones y criterios de conformidad.
• UNE-EN 450-1:2013 Cenizas volantes para hormigón. Parte 1:
Definiciones, especificaciones y criterios de conformidad.
• UNE 80303-1:2013 Cementos con características adicionales. Parte 1:
Cementos resistentes a los sulfatos.
• UNE 80303-2: 2011 Cementos con características adicionales. Parte 2:
Cementos Resistentes al agua de mar
• UNE 80305:2012 Cementos Blancos.
• UNE 80307:2001 Cementos para usos especiales
La norma ASTM C109 es norma de referencia
para las normas de especificaciones:
• C150 Specification for Portland Cement
• C91 Specification for Mansory Cement
• C595 Specification for Blended Hydraulic Cements
• C618 Specification for Coal Fly Ash and Raw or
Calcined Natural Pozzolan for use in Concrete
• C989 Specification for Slag Cement for use in
Concrete and Mortars
• C1157 Performance Specification for Hydraulic
Cements
• C1328 Specification for Plastic (Stucco) Cement
• C1329 Specification for Mortar Cement

3. PATRÓN DE ENSAYO
Común a ambas normas
3
+
+
Cemento
Arena
Mortero
Fresco
Probetas
de Mortero

4. FACTORES CON INFLUENCIA
EN LOS RESULTADOS DEL ENSAYO
• Relaciones Cemento/Agua/Arena en el mortero
• Tipo y granulometría de la arena
• Temperatura en la fase de amasado
• Método de amasado
• Forma del compactado de la pasta dentro del molde
• Temperatura y Humedad en las primeras 24 horas de curado
• Temperatura de curado
• Dimensiones de las probetas
• Velocidad de carga de la prensa
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5. ASTM C109/C109-11

6. EQUIPAMIENTO:
AMASADORA
• Debe funcionar eléctricamente
• Debe Mover de dos formas diferentes
la pala: movimiento planetario y giro
sobre sí misma
• Debe tener dos programas de
velocidades
• Constar de una pala de acero
inoxidable con dimensiones y
tolerancias definidas
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7. EQUIPAMIENTO:
MOLDE
• Moldes de 2 in cúbicos o 50 mm cúbicos.
• Los moldes no deben tener más de tres
compartimentos para tres probetas
• No deben desmontarse en más de dos piezas
• deben estar hechos de metal duro (>55HRB)
• El conjunto debe ser totalmente estanco
• La norma establece requisitos y tolerancias a
las dimensiones, la planeidad, ángulos entre
caras adyacentes, etc.
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8. EQUIPAMIENTO:
ELEMENTOS PARA EL ENMOLDADOY COMPACTADO
Compactado:
• Apisonadores de sección
transversal de 0,5-1 in ó 13-25
mm, y de longitud 5-6 in ó
120-150 mm
• de material semejante a la goma o
de madera
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Enmoldado:
• Pala como elemento de ayuda
con una hoja de acero de 4-6 in ó
100-150 mm

9. EQUIPAMIENTO:
CÁMARA HÚMEDAY BALSAS DE CURADO
• Balsas de Curado:
• deben estar construidas de
materiales que no se corroan
• deben estar provistas de un sistema
de control de la temperatura
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• Cámara Húmeda:
• Especie de vitrina o pequeña habitación con temperatura y
humedad controladas.
• Tª entre los 73,5 ± 3,5 °F o 23,0 ± 2,0 °C
• Humedad
• Es necesario tener un registro de temperaturas que han de
tomarse cada 15 min.

10. EQUIPAMIENTO:
PRENSA DE COMPRESIÓN
• Se puede usar una prensa hidráulica o
de tornillo
• Puede expresar la carga máxima de
forma digital o con un dial con una
precisión del ±1%
• Plato superior esféricamente asentado
• Se establecen requisitos de dureza y
planeidad para el dispositivo de rotura
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11. MATERIALES:ARENA
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Dimensiones malla cuadrada 1,180 0,600 0,425 0,300 0,150
% Rechazo 0 0 a 4 25 a 35 70 a 80 96 a 100

12. PROCEDIMIENTO:
COMPOSICIÓN DEL MORTERO
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Relación
Cemento:Arena
Relación
Agua:Cemento
Cementos Portland
(ASTM C150)
1:2,75 0,485
Cementos Portland
con aire ocluido
(ASTM C150)
1:2,75 0,460
Otros Cementos 1:2,75
se necesita un ensayo
de consistencia para su
determinación

13. PROCEDIMIENTO:AMASADO
El procedimiento de amasado debe ser el siguiente:
1. Se vierte el agua dentro del recipiente
2. Echar el cemento y comenzar el amasado haciendo un ciclo a baja velocidad durante 30 segundos.
3. Añadir la arena lentamente durante los 30s siguientes amasando a velocidad baja.
4. Parar el amasado y comenzar otro período de 30s a velocidad alta
5. Parar el amasado durante 90 s, y durante los primeros 15s limpiar las paredes del cazo de material.
6. Hacer otro ciclo de amasado durante 60s a velocidad rápida.
13
Velocidades de Rotación de la amasadora
Rotación (1/min) Movimiento Planetario (1/min)
Velocidad Lenta 140±5 62 aprox.
Velocidad Rápida 285±10 125 aprox.

14. PROCEDIMIENTO:
ENMOLDADOY COMPACTADO
El método manual es el método de referencia. Se establecen condiciones para la cualificación
de métodos alternativos de enmoldado y compactado., que pasan por comprar y ensayar muestras de
referencia al CCRL (Cement and Concrete Reference Laboratory).
1. Se comenzará dentro de no más de dos minutos y 30 s después de completado el amasado.
2. Se pone una primera capa de pasta de aproximadamente 25mm en todos los compartimentos del
molde.
3. Con el apisonador, se compactará el mortero 32 veces en 10 s. en 4 rondas.
4. Cuando el compactado de la primera capa de mortero haya concluido en todos los cubos, se rellenan
los moldes con el mortero sobrante, forzando la compactación con los dedos y con el apisonador.
5. Al terminar el apisonado, la pasta de mortero en la parte superior de todos los cubos debe sobresalir
ligeramente respecto a la superficie de los moldes.
6. Se nivelarán las caras superiores de los cubos. En esencia, el nivelado se hace recogiendo el mortero
sobrante cuidadosamente con la paleta a ras de la superficie del molde y suavizando las protuberancias
con el borde de la pala con movimientos de vaivén.
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15. PROCEDIMIENTO: CURADO
• Conservar las probetas entre 20 y 72 horas en la cámara
húmeda justo después de terminar el enmoldado.
Temperatura de 23 ± 2 °C
• Pasadas 24 horas, se puede proceder a la inmersión en las
balsas
• Agua de las balsas saturada en Cal a 23 ± 3 °C
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16. PROCEDIMIENTO:
ROTURA A COMPRESIÓN
• Las probetas deben ensayarse en cuanto se saquen de la cámara húmeda (en el caso de roturas a
24 horas) o en cuanto se saquen de las balsas (en el resto de casos).
• Velocidad de Rotura entre 900 y 1800 N/s
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Tolerancia permitida en los tiempos de rotura
Edad de Rotura Tolerancia permitida
24 horas ± 30 minutos
3 días ± 1 hora
7 días ± 3 horas
ss28 días ± 12 horas
Registrar la carga máxima de la prensa, y calcular la resistencia máxima a Compresión de la siguiente forma:
Fm=P/A
donde,
fm es la resistencia a compresión máxima en psi o MPa
P es la carga total máxima de rotura en lbf o N
A es el área sobre la que se ha aplicado la carga en in2 o mm2

17. UNE-EN 196-1:2005

18. EQUIPAMIENTO:
AMASADORA
• Debe funcionar eléctricamente
• Debe Mover de dos formas diferentes
la pala: movimiento planetario y giro
sobre sí misma
• Debe tener dos programas de
velocidades
• Constar de una pala de acero
inoxidable con dimensiones y
tolerancias definidas
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19. EQUIPAMIENTO:
MOLDE
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• Moldes de 40x40x160 mm
• Se deben poder preparar tres probetas al mismo
tiempo.
• Las piezas del molde deben estar todas identificadas
para hacer el montaje siempre de la misma forma y
asegurar que todas pertenezcan al mismo conjunto
• Deben estar hechos de acero (>55HV200)
• El Espesor de las paredes debe ser de al menos 10
mm
• El conjunto debe ser totalmente estanco
• La norma establece requisitos y tolerancias a las
dimensiones, la planeidad, ángulos entre caras
adyacentes y rugosidad.

20. • Para la correcta extensión de
las capas de mortero dentro
del molde en el proceso del
enmoldado se usará una tolva
y dos espátulas que
controlarán el espesor de las
capas de mortero.
• Se establecen dimensiones y
tolerancias para las espátulas y
la tolva.
EQUIPAMIENTO:
ELEMENTOS PARA EL ENMOLDADO

21. • Consta de una mesa rectangular unida por
dos brazos a un eje de rotación.
• Bajo la mesa un martinete de superficie
redondeada, y bajo éste un yunque de
cara plana. Existen requisitos de dureza
para ambos.
• Masa de 20,0±0,5Kg para el conjunto
mesa, brazos, molde vacío, tolva y sistema
de fijación.
• Leva que provoca una caída libre de
15±0,3 mm
• Debe constar de un motor y dar 60
golpes en 60±3 s.
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EQUIPAMIENTO:
ELEMENTOS PARA EL ENMOLDADOY COMPACTADO

22. EQUIPAMIENTO: CÁMARA
HÚMEDAY BALSAS DE CURADO
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• Balsas de Curado:
• Deben estar construidas de materiales que no
se corroan.
• Deben estar provistas de un sistema de control
de la temperatura que asegure 20,0 ± 1,0 °C
• En cada balsa se deben almacenar los
cementos de semejante composición química.
• Cámara Húmeda:
• Especie de vitrina o pequeña habitación con
temperatura y humedad controladas.
• Tª entre los 20,0 ± 1,0 °C y Humedad >90%
• Es necesario tener un registro de temperaturas
que han de tomarse cada 15 min.

23. EQUIPAMIENTO:
PRENSA DE COMPRESIÓN
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• Precisión del ±1% de la carga
registrada
• Plato superior esféricamente
asentado
• Dispositivo de rotura
con platos de carburo de
tungsteno o acero
endurecido de mínimo
HV600
• dimensiones 40,0±0,1 mm

24. MATERIALES:ARENA
24
Distribución granulométrica de la arena normalizada
Dimensiones de malla cuadrada
(mm)
2,00 1,60 1,00 0,50 0,16 0,06
Rechazo (%) 0 7±5 33±5 67±5 87±5 99±1

25. PROCEDIMIENTO:
COMPOSICIÓN DEL MORTERO
25
Agua
225g
Arena
1.350g
Cemento
450g
Relación Cemento:Arena Relación Agua:Cemento
1:3 0,500

26. PROCEDIMIENTO:AMASADO
26
El procedimiento de amasado debe ser el siguiente:
1. Se vierte el agua y el cemento dentro del recipiente
2. Inmediatamente después de entrar en contacto el agua y el cemento, se pone en marcha la amasadora a velocidad
lenta, iniciándose los tiempos de amasado.
3. Después de 30s de amasado, se añade regularmente la arena durante los 30s siguientes. Se pone la amasadora en
velocidad rápida y se continúa el amasado durante otros 30s.
4. Se para la amasadora durante 90s. En los primeros 30s, se retira por medio de una espátula de goma o de plástico
todo el mortero adherido a las paredes laterales y al fondeo del recipiente y se coloca en el centro de la
amasadora.
5. Se continúa el amasado a velocidad rápida durante 60s.
Velocidades de Rotación de la amasadora
Rotación (1/min) Movimiento Planetario (1/min)
Velocidad Lenta 140±5 62±5
Velocidad Rápida 285±10 125±10

27. PROCEDIMIENTO:
ENMOLDADOY COMPACTADO
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Se enmoldan las probetas inmediatamente después de la preparación del mortero. El llenado de
los moldes se realiza en dos tandas, de la siguiente forma:
1. Con el molde y la tolva firmemente unidos a la mesa de la compactadora, se introduce en
cada molde la primera de las dos capas de mortero y se extiende usando la espátula grande.
2. A continuación se compacta la primera capa de mortero con 60 golpes con la
compactadora.
3. Se introduce la segunda capa de mortero, asegurándose de que hay excedente de mortero,
se iguala con la espátula pequeña, y se compacta con otros 60 golpes.
4. Se retira el molde de la mesa de sacudidas y se separa la tolva, e inmediatamente después se
quita el exceso de mortero con una regla plana, manteniéndola casi vertical pero inclinada en
la dirección del movimiento, con lentos movimientos transversales de sierra, una vez en cada
dirección.
5. Se repite el movimiento con un ángulo más agudo hasta alisar la superficie.

28. PROCEDIMIENTO: CURADO
• Sin pérdida de tiempo, se coloca cada molde cubierto por
una lámina de vidrio (210x185x6 mm) sobre una superficie
horizontal, en la cámara húmeda a una temperatura de 20±1
°C y una humedad relativa no menor al 90%.
• El desenmoldado de las probetas para su posterior inmersión
en agua debe hacerse entre 20 y 24 horas después del
enmoldado.
• Una vez desmoldadas, las probetas se sumergen rápidamente
en agua a 20±1 °C en las balsas adecuadas.
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29. PROCEDIMIENTO:
ROTURA A COMPRESIÓN
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Tolerancia permitida en los tiempos de rotura
Edad de Rotura Tolerancia permitida
24 horas ± 15 minutos
48 horas ± 30 minutos
72 horas ± 45 minutos
7 días ± 2 horas
28 días o más ± 8 horas
• Las probetas deben ensayarse en cuanto se saquen de la cámara húmeda (en el caso de roturas
a 24 horas) o en cuanto se saquen de las balsas (en el resto de casos).
• Las probetas de 40x40x160 mm deben romperse, antes del ensayo a compresión,
en dos mitades usando un dispositivo de rotura a flexión o cualquier otro método que no
dañe la probeta.
• Velocidad de Rotura entre 2400±200 N/s

30. PROCEDIMIENTO:
EXPRESIÓN DE RESULTADOS
Se registra la carga máxima de la prensa, (Fc) y se calcula la resistencia máxima a compresión (Rc) de la
siguiente forma:
Rc=Fc/1600
donde,
Rc es la resistencia a compresión máxima en MPa
Fc es la carga total máxima de rotura en N
1600 es la superficie sobre la que se aplicado la carga en mm cuadrados. (40 mm x 40 mm)

31. DIFERENCIAS EN
EQUIPAMIENTO
31
ASTM C109/C109M-11 UNE-EN 196-1:2005
Amasadora - -
Moldes
Moldes cúbicos de 2 in o 50
mm
Moldes prismáticos de
40x40x160 mm
Elementos para la compactación
Apisonador manual de madera
o goma
Compactadora automática
Cámara húmeda - -
Balsas de curado -
Diferentes balsas para cada
tipo de cemento
Máquina de ensayo de resistencia
a compresión
- -

32. DIFERENCIAS EN
MATERIALES
32
ASTM C109/C109M-11 UNE-EN 196-1:2005
Arena
Naturaleza Silícea.
Granulometría más fina
Tª 73,5 ± 5,5 °F o 23,0 ± 3,0 °C
Naturaleza no especificada.
Granulometría más gruesa
Tª 20,0 ± 2,0 °C
Cemento Tª 73,5 ± 5,5 °F o 23,0 ± 3,0 °C Tª 20,0 ± 2,0 °C
Agua Tª 73,5 ± 5,5 °F o 23,0 ± 3,0 °C Tª 20,0 ± 2,0 °C

33. DIFERENCIAS EN
PROCEDIMIENTO
33
ASTM C109/C109M-11 UNE-EN 196-1:2005
Composición del
mortero
Relación Agua:Cemento
0,485 (ctos. portland)
0,460 (ctos portland aire
ocluido)
determinar por ensayo de
consistencia
(resto de cementos)
0,5
Relación Cemento:arena 1:2,75 1:3
Amasado - -
Enmoldado y
compactado
Compactación manual cómo
método de referencia
Compactación automática con
mediante validación con
muestras de referencia
Compactación automática
como método de referencia
Curado
Cámara Húmeda
73,5 ± 3,5 °F o 23,0 ± 2,0 °C
y H.R >95%
20,0 ± 1,0 °C y H.R >90%
Balsas de inmersión 73,5 ± 3,5 °F o 23,0 ± 2,0 °C 20,0 ± 1,0 °C
Rotura a compresión
Velocidad de Rotura entre 900
y 1800 N/s
Velocidad de Rotura entre
2400±200 N/s

34. CORRESPONDENCIA
DE RESULTADOS
34
A través de ensayos interlaboratorios, pueden establecerse relaciones
entre las Resistencias obtenidas por la norma ASTM y por la norma
UNE-EN para un mismo cemento
Las ecuaciones que mejor se aproximan son las siguientes:
RcASTM = 0.67 * RcEN + 4.46
RcEN = 1.49 * RcASTM - 6.42
“Cemento Estándar del Grupo COLACEM _ Comparación resultados de resistencia a compresión según métodos de ensayo EN y ASTM “.
Ponencia en el congresoTécnico FICEM 2014.

35. REPETIBILIDADY
REPRODUCIBILIDAD
35
Repetibilidad y Reproducibilidad expresadas como coeficiente de variación en %
ASTM C109/C109M-11 UNE-EN 196-1:2005
Repetibilidad
Cementos Portland 3,6 % (7 días)
2,0 % (28 días)Blended Cements 3,4 % (28 días)
Cementos de Albañilería
(Mansonery Cements)
7,5 % (28 días)
Reproducibilidad
Cementos Portland 6,4 % (7 días)
4,0 % (28 días)Blended Cements 7,4 % (28 días)
Cementos de Albañilería
(Mansonery Cements)
12 % (28 días)
En base a lo anterior, podría concluirse que, usando la norma UNE-EN 196-1, se esperan obtener resistencias a
compresión con menor dispersión que usando la norma ASTM C109, siendo este aspecto el más importante a la hora de
comparar ambas normas de ensayo.

36. CONCLUSIONES
Aunque el patrón de ensayo es el mismo, hay variaciones sustanciales en factores fundamentales que afectan de forma
importante a los resultados.
• Factores que provocarían tener resultados de resistencia a compresión mayores:
• Menor relación agua:cemento
• Mayor relación cemento:arena
• Mayor temperatura de amasado/curado
• Mayor velocidad de rotura
• Granulometría de la arena más gruesa
• • Mayor grado de compactación
• Se sabe que los resultados obtenidos por la ASTM C109 son menores a los obtenidos por la UNE-EN
196-1 para una misma muestra de cemento; el hecho de que la ASTM trabaje con relaciones agua:cemento más bajas,
relaciones cemento:arena mayores y temperaturas de curado mayores, debería provocar que los resultados de
resistencias a compresión fueran mayores que los de la norma europea, pero todos estos efectos pasan a un segundo
plano frente a la granulometría de arena. La granulometría de la arena usada por la ASTM es muy
fina pasando el 100% por el tamiz de 1,18 mm y parece que ello le pasa factura a la
resistencia del mortero.
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37. GRACIAS
37