Guías técnicas. Las novedades de la norma europea de especificaciones de cementos comunes UNE-EN 197-1:2011

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1 Guías técnicas Las novedades de la norma europea de especificaciones de cementos comunes UNE-EN 197-1:2011 Noviembre de 2012

2 Página 2 La norma europea de especificaciones de cementos comunes UNE-EN 197-1: Introducción El 6 agosto de 2011 se aprobó la primera revisión de la norma europea de especificaciones de cementos comunes EN 197-1:2000, la cual se denominó EN 197-1:2011, diez años después de la aparición de la EN 197-1:2000 que fue la primera norma de especificaciones armonizada de un producto de construcción dentro del campo de aplicación de la Directiva de Productos de Construcción (DPC). AENOR la ha publicado como UNE-EN 197-1:2011, la cual anula a la UNE EN 197-1:2000 y a su erratum (UNE EN 197-1:2000 erratum). 2. Las novedades de la norma europea de especificaciones de cementos comunes UNE-EN 197-1: Composición de la UNE-EN 197-1:2011 La figura 1 presenta un esquema que muestra la composición de la UNE-EN 197-1:2011 en la que se incorporan las normas UNE-EN 197-1:2000/A1:2004 (Cemento LH), UNE-EN 197-1:2000/A3:2007 (Cenizas volantes silíceas, V) y UNE-EN 197-4:2004 (Cementos de escorias de horno alto de baja resistencia inicial, LES) junto con los borradores de norma EN 197-1/prA2 (Cementos comunes resistentes a los sulfatos) y EN 197-4/prA1 (Cementos de escorias de horno alto de baja resistencia inicial resistentes a los sulfatos) Modificación de los límites de la composición de los cementos CEM II/A-M La primera novedad se encuentra en el capítulo 5 componentes en donde los límites de composición del CEM II/A-M, con relación al contenido de clínker, queda establecido en el rango del 80% al 88%, en vez del 80%-94%; así mismo el límite de adiciones queda limitado del 12% al 20%, en vez del 6%-20%, es decir: UNE-EN 197-1:2000 CEM II/A-M: K=80-94% y M=6-20% UNE-EN 197-1:2011 CEM II/A-M: K=80-88% y M=12-20% 2.3. Definición del clínker de los cementos resistentes a sulfatos Como novedad muy importante hay que mencionar que se incorpora un nuevo requisito que deben cumplir los clínkeres con los que se van a fabricar los cementos resistentes a los sulfatos, se trata del límite superior del contenido de C 3 A que se define en el capítulo 7.4 Requisitos de durabilidad. Los Figura 1. Composición de la norma UNE-EN 197-1:2011.

3 La norma europea de especificaciones de cementos comunes UNE-EN 197-1:201 Página 3 cementos portland comunes resistentes a los sulfatos y los cementos puzolánicos resistentes a los sulfatos se elaboran con clínker de cemento Portland en el cual el contenido de C 3 A no excede: Para el CEM I: 0%, 3 % ó 5 %, según corresponda. Para el CEM IV/A y CEM IV/B: 9 %. El contenido de aluminato tricálcico (C 3 A) en el clínker conforme con la norma europea se calculará con la ecuación (1): C 3 A (%) = 2,65 A - 1,69 F (1) En donde A es el porcentaje en masa del óxido de aluminio (Al 2 O 3 ) del clínker y F es el porcentaje en masa del óxido de hierro (III) (Fe 2 O 3 ) del clínker ambos determinados de acuerdo con la UNE-EN Puede suceder que se obtenga un valor negativo de C 3 A en el cálculo, en este caso, se registrará el valor del 0 %. En la norma española UNE 80304:2006 el contenido de aluminato tricálcico (C 3 A) en el clínker se calcula con la misma fórmula de la norma europea y el contenido de ferritoaluminato tetracálcico (C 4 AF) en el clínker se calcula con la fórmula siguiente: C 4 AF (%) = 3,04 F (2) La frecuencia mínima de ensayo y la utilización de métodos alternativos para la evaluación directa o indirecta del C 3 A debería de incluirse en el control de producción de fábrica, aunque una frecuencia de ensayo habitual es de dos al mes Modificación del límite inferior del contenido de adición de los cementos CEM IV/A-SR El límite de la adición principal de los cementos comunes CEM IV/A comprende el rango del 11% al 35%. Para los cementos comunes resistentes a los sulfatos CEM IV/A-SR se propuso elevar el límite inferior. Finalmente, a propuesta de España, este límite no se ha elevado todo lo que en un principio se propuso y, en consecuencia, el rango ha quedado establecido del 21% al 35% Incorporación de los cementos comunes resistentes a los sulfatos (SRC) Los requisitos relativos a la influencia del cemento en la durabilidad de los productos construidos con él se han dirigido a las normas y reglamentos del hormigón aplicables en el lugar de uso tanto en la norma UNE-EN 197-1:2000 como en la UNE-EN 197-1:2011. Tabla 1. Limitación del C 3 A en el clínker de los cementos comunes resistentes a los sulfatos (SRC). Cementos comunes resistentes a los sulfatos C 3 A (%) en el clínker CEM I-SR 0 = 0% CEM I-SR 3 3% CEM I-SR 5 5% CEM III/B-SR SIN REQUISITO CEM III/C-SR SIN REQUISITO CEM IV/A-SR 9% CEM IV/B-SR 9% Sin embargo, en cuanto a las propiedades durables hay una novedad muy importante en la UNE-EN 197-1:2011 ya que incorpora unos nuevos requisitos para establecer cuándo un cemento común, además, es resistente a la acción de los sulfatos. En consecuencia, la novedad reside en la inclusión de un apartado específico dedicado a los cementos resistentes a los sulfatos cuya utilización se recomienda en los hormigones expuestos a los ambientes que contengan una elevada concentración de iones sulfato. Asimismo, la designación normalizada de los cementos comunes resistentes a los sulfatos es otra novedad como se muestra en la tabla 1. En el capítulo 6 de composición y de denominación de los cementos hay una novedad muy importante ya que se incorporan a esta norma los cementos resistentes a los sulfatos (Tabla 1) considerando que un cemento común es resistente a los sulfatos cuando cumple con una exigencia relativa a un límite superior en el contenido de C 3 A calculado como C 3 A= 2,65 Al 2 O 3-1,69 Fe 2 O 3 y definido en la tabla 1. Hay que destacar las peculiaridades de la composición de los cementos resistentes a los sulfatos en comparación con la composición de los cementos comunes: Los cementos CEM IV/A-SR deben contener del 65% al 79% de clínker, por lo que el límite superior es diez puntos porcentuales menor que el clínker (K=65-89%) de los CEM IV/A que no son resistentes a los sulfatos. Las únicas adiciones permitidas son las escorias de horno alto, las puzolanas naturales y las cenizas volantes silíceas. La norma UNE-EN 197-1:2011 recoge un anejo A (informativo) con la norma nacional española de los cementos resistentes a los sulfatos no incluidos en la norma europea (tabla 4).

4 Página 4 La norma europea de especificaciones de cementos comunes UNE-EN 197-1:2011 Figura 2. Exigencias adicionales de los cementos comunes resistentes a los sulfatos. Tabla 2. Los siete productos de la familia de los cementos comunes resistentes a los sulfatos. Tipos principales CEM I Designación de los 7 productos (tipos de cementos comunes) Cemento portland resistente a los sulfatos CEM I-SR 0 CEM I-SR 3 CEM I-SR 5 Clínker K Composición (proporción en masa) 1 Componentes principales Escoria de horno alto S Puzolana natural P Ceniza volante silícea V Componentes minoritarios adicionales CEM III CEM IV Cemento de horno alto resistente a los sulfatos Cemento puzolánico resistente a los sulfatos 2 CEM III/B-SR CEM III/C-SR CEM IV/A-SR CEM IV/B-SR Los valores de la tabla se refieren a la suma de los componentes principales y minoritarios 2 En los cementos puzolánicos resistentes a los sulfatos, los tipos CEM IV/A-SR y CEM IV/B-SR, los componentes principales además del clínker deben ser declarados en la denominación del cemento (véase apartado 8 de la EN 197-1).

5 La norma europea de especificaciones de cementos comunes UNE-EN 197-1:201 Página 5 Con relación a las especificaciones químicas de los cementos comunes resistentes a los sulfatos hay que mencionar que se les exige un nuevo requisito (límite superior en el contenido de C 3 A), como ya se ha adelantado en los apartados anteriores, y dos requisitos que también se piden al resto de los cementos comunes (contenido de sulfatos -SO 3 - y puzolanicidad sólo en los CEM IV-) pero con un nivel de exigencia superior; es decir, el contenido de sulfatos debe ser medio punto porcentual inferior que para el resto de los cementos comunes y el ensayo de puzolanicidad, en el caso de los cementos CEM IV/A-SR y CEM IV/B-SR debe ser positivo a los 8 días. La tabla 6 recoge las exigencias adicionales de los cementos comunes resistentes a los sulfatos que se resumen en la figura 2: Nuevo requisito del contenido de C 3 A (Límite superior). Requisito más exigente del contenido de SO 3 (Límite superior). Requisito más exigente de la puzolanicidad en los CEM IV/A-SR y CEM IV/B-SR: cumplimiento del ensayo a 8 días. Finalmente, conviene remarcar de nuevo que el límite inferior del contenido de P+V de los cementos comunes puzolánicos CEM IV/A-SR resistentes a los sulfatos es de 21% en vez del 11% especificado para el resto de los cementos puzolánicos del tipo CEM IV/A Incorporación de los cementos comunes resistentes a los sulfatos (SRC) El límite de la pérdida por calcinación que se establece en la UNE-EN 197-1:2011 ya se aplicaba desde que entró en vigor la UNE-EN 197-1:2000/A3:2007, por lo que no supone una novedad. La pérdida por calcinación de la ceniza volante determinada de acuerdo con la UNE-EN 196-2, pero empleando un tiempo de calcinación de 1 hora, se debe encontrar incluida dentro de alguno de los siguientes intervalos: a) 0 % a 5,0 % en masa b) 2,0 % a 7,0 % en masa c) 4,0 % a 9,0 % en masa El límite superior de la pérdida por calcinación de la ceniza volante empleada como componente principal se debe indicar en el envase y/o albarán Contenido de aditivos orgánicos Una novedad importante en el capítulo 5 de componentes de la norma de especificaciones de cementos comunes es Tabla 3. Requistos adicionales de los cementos comunes resistentes a los sulfatos dados como valores característicos. Propiedades Ensayo de referencias Tipo de cemento Clase de resistencia Requisitos a Contenido de sulfatos (expresado como SO 3 ) EN C 3 A en el clínker c EN Puzolanidad EN CEM I-SR 0 CEM I-SR 3 CEM I-SR 5 b CEM IV/A-SR CEM IV/B-SR CEM I-SR 0 CEM I-SR 3 CEM I-SR 5 CEM IV/A-SR CEM IV/B-SR CEM IV/A-SR CEM IV/B-SR 32,5 N 32,5 R 42,5 N 42,5 R 52,5 N 52,5 R Todas Todas 3,0 % 3,5 % = 0 d 3 % d 5 % d 9 % d Cumplir con el ensayo a los 8 días a) Las exigencias se dan en porcentaje en masa del cemento final o clínker tal y como se define en la tabla. b) Se puede producir un CEM I-SR 5 con un contenido de sulfatos superior para algunas aplicaciones específicas. En tal caso, se debe declarar en el albarán de entrega el valor numérico superior del contenido de sulfatos. c) El contenido de aluminato tricálcico se debe de calcular con la fórmula: C3A= 2,65 A-1,69F (véase de la UNE-EN 197-1). d) El método de ensayo para la determinación del contenido de C3A en el clínker mediante el análisis del cemento final está realizándose en el CEN/TC 51/WG 15.

6 Página 6 La norma europea de especificaciones de cementos comunes UNE-EN 197-1:2011 Países miembros del CEN Tabla 4. Extracto del anejo A de la norma UNE-EN 197-1:2011. Normas nacionales España UNE Tipos de cemento CEM II/A-S; II/B-S, II/A-D, II/A-P, II/B-P, II/A-V, II/B-V III/A V/A IV/A (V),IV/B (V) la reducción del límite superior de los aditivos orgánicos que pasa del 0,5% de la UNE-EN 197-1:2000 al 0,2% de la UNE-EN 197-1:2011. Por otro lado, el límite superior de la cantidad total de aditivos se mantiene en el 1,0% Incorporación de los cementos comunes de bajo calor de hidratación Con relación a las propiedades físicas (tiempo de principio de fraguado, estabilidad de volumen, calor de hidratación), la única novedad es la incorporación de la propiedad del calor de hidratación. Un cemento común se considera de bajo calor de hidratación (LH) cuando éste es inferior a 270 J/g (tabla 5) Requisitos de las propiedades químicas de los cementos comunes Con relación a los requisitos de las propiedades químicas (pérdida por calcinación, residuo insoluble, contenido de sulfatos -SO 3 -, contenido de cloruros y puzolanicidad) de los cementos comunes hay que mencionar que son idénticos a los de la norma UNE-EN 197-1:2000 (Tabla 6), excepto en el caso de los cementos comunes resistentes a los sulfatos Incorporación de la clase de resistencia L de baja resistencia inicial Con relación a las propiedades mecánicas (resistencia a compresión a 28 días - nominal - y a 2 ó 7 días inicial-), la única novedad de la UNE-EN 197-1:2011 es la incorporación de la clase de resistencia L (baja resistencia inicial) que sólo es aplicable a los cementos de horno alto (CEM III). Este requisito proviene de la UNE-EN 197-4:2004 (tabla 5). 3. La declaración de prestaciones del fabricante El 28 de febrero de 2011 el Consejo de Europa aprobó el Reglamento de Productos de Construcción que entrará en vigor el 1 de julio de 2013 sustituyendo a la Directiva de Productos de Construcción. Por este motivo, a partir del 1 de julio de 2013 los fabricantes de productos de construcción Tabla 5. Requisitos mecánicos y físicos expresados como valores característicos. Clase de resistencia Resistencia a compresión (MPa) Resistencia Resistencia nominal inicial 2 días 7 días 28 días 32,5 L a) - 12,0 32,5 N - 16,0 32,5 R 10,0-42,5 L a) - 16,0 Tiempo de principio de fraguado (min) 32,5 52,5 75 Estabilidad de volumen (Expansión, mm) Calor de hidratación (solo en cementos LH) (J/g) 42,5 N 10,0-42,5 R 20,0-52,5 L a) 10,0-52,5 N 20,0-52,5R 30,0 1 Clase de resistencia definida sólo para los CEM III. 42,5 62, ,

7 La norma europea de especificaciones de cementos comunes UNE-EN 197-1:201 Página 7 Tabla 6. Requisitos químicos expresados como valores característicos. Propiedades Ensayo de referencia Tipo de cemento Clase de resistencia Requisitos 1 Pérdida por calcinación EN CEM I CEM III Todas 5,0 % Residuo insoluble EN ) CEM I CEM III Todas 5,0 % Contenido de sulfatos (expresado como SO 3 ) EN CEM I CEM II 3) CEM IV CEM V CEM III 4) 32,5 N 32,5 R 42,5 N 3,5 % 42,5 R 52,5 N 52,5 R 4,0 % Todas Contenido de cloruros EN Todos 5) Todas 0,10 % 6 Puzonalidad EN CEM IV Todas Cumplir con el ensayo 1) Las exigencias se dan en porcentajes en masa del cemento final. 2) Determinación del residuo insoluble en ácido clorhídrico y carbonato de sodio. 3 ) El cemento tipo CEM II/B-T puede contener hasta el 4,5 % de sulfato para todas las clases de resistencia. 4 ) El cemento tipo CEM III/C puede contener hasta el 4,5 % de sulfato. 5 ) El cemento tipo CEM III puede contener más de 0,10 % de cloruros pero en tal caso, el contenido máximo se debe consignar en los envases y albaranes de entrega. 6 ) Para aplicaciones de pretensado, el cemento se puede fabricar de acuerdo con valores más bajos. Si es así, se debe reemplazar el valor de 0,10% por este menor valor, el cual se debe consignar en los albaranes de entrega. deberán disponer de una Declaración de Prestaciones (Declaration of Performance, DoP) reemplazando a la actual Declaración de Conformidad (Declaration of Conformity, DoC) cuando coloquen un producto en el mercado (Art. 4 y anejo III del citado Reglamento). Asimismo, con la normalización de los cementos comunes resistentes a los sulfatos se completa un aspecto fundamental del Mandato M/114 de la Comisión Europea al Comité Europeo de Normalización (CEN). 4. Conclusión La norma europea UNE-EN 197-1:2011 culmina el trabajo normativo sobre especificaciones de los cementos comunes realizado en Europa a comienzos de este siglo. Bibliografía 1. UNE-EN 197-1: Cemento. Parte 1: Composición, especificaciones y criterios de conformidad de los cementos comunes. (publicada por AENOR el 28 de diciembre de 2011).

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