1. Norma:

1.1. NTP 334.090

Esta Norma Técnica Peruana establece los requisitos que deberán cumplir los

cementos Portland adicionados, sus aplicaciones generales y especiales, utilizando

escoria, puzolana, caliza o alguna combinación de estas, con cemento Portland o

Clinker de cemento Portland o escoria con cal.

1.2. NTP 334.009El Comité Técnico Permanente de Cementos y Cales presentó a la Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales -CRT-, por segunda vez con fecha 96-10-16, elPNTP 334.009:1995 CEMENTOS. Cemento Portland. Requisitos, para su revisión y aprobación, siendo sometido a la etapa de Discusión Pública el 97-05-12. No habiéndose presentado ninguna observación, fue oficializado como Norma Técnica Peruana NTP 334.009:1997 CEMENTOS. Cementos Portland. Requisitos, 1aEdición, el 05 de Julio de 1997.

1.3. MTC E 618-2000Definir el método para determinar la resistencia a la flexión, de morteros de cemento hidráulico.

1.4. NTP 334.051La resistencia a la compresión en morteros de cemento Pórtland, se denomina llevando a la rotura especímenes de 50 mm de lado, preparados con mortero consistente de 1 parte de cemento y 2.75 partes de arena dosificados en masa. La cantidad de agua de amasado deberá ser la que produzca una fluidez de 110 ± 5 luego de 25 golpes en la mesa de flujo. Los especímenes cúbicos de 50 mm de lado, son compactados en dos capas por apisonado del compactador. Los cubos se curan un día en su molde y luego son retirados de su molde e inmersos en agua de cal hasta su ensayo.

1.5. NTP 334.006 Determinar el tiempo de fraguado del cemento hidráulico mediante la aguja de Vicat. Este método proporciona un medio para determinar el cumplimiento con una especificación límite, luego consultar las especificaciones adecuadas y determinar si se utiliza este método de ensayo.

2. Marco Teórico

2.1. CementoUn cemento hidráulico producido mediante la pulverización del Clinker compuesto esencialmente de silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o más de las formas de sulfato de calcio como una adición durante la molienda.

2.2.Propiedades físicas y mecánicas del cemento

Finura Representa el área total de la superficie de todos los granos contenidos en una unidad de peso del cemento. La finura del cemento influye en el calor liberado y en la velocidad de hidratación. A mayor finura del cemento, mayor rapidez de hidratación y por lo tanto mayor desarrollo de resistencia y generación de calor.

Influye decisivamente en la velocidad de reacciones químicas que tienen lugar durante el fraguado y el principio de este. Al entrar en contacto con el agua, los granos de cemento solo se hidratan en una profundidad de 0,01 [mm], por lo que si dichos granos fuesen muy gruesos, su rendimiento seria muy pequeño, al quedar en su interior un núcleo prácticamente inerte, como se ilustra en la figura 1.1.

Figura 1.1 Hidratación de los granos de cemento en función a la finuraSi el cemento posee una finura excesiva, su retracción y calor de hidratación serán muy altos, se vuelve más susceptible a la meteorización y disminuye su resistencia a las aguas agresivas, lo que en general resulta muy perjudicial.

Fuente: Proyectos, apuntes y normas técnicas de Ingeniería Civil para compartir con todos, como también el conocimiento.

La finura influye sobre las propiedades de ganancia de resistencia, en especial hasta un envejecimiento de 7 días. Por esta razón, el cemento del Tipo III se muele más fino que los otros tipos. Aun cuando las especificaciones (NB 011; ASTM C150) señalan una finura mínima la mayor parte de los cementos sobrepasan este mínimo en entre un 20 y un 40%. Una señal práctica de que las partículas son muy pequeñas, es cuando durante el almacenamiento y manejo, una cantidad muy pequeña de humedad pre-hidrata el cemento.

Resistencia MecánicaLa velocidad de endurecimiento del cemento depende de las propiedades químicas y físicas del propio cemento y de las condiciones de curado, como son la temperatura y la humedad. La relación agua/cemento (A/C) influye sobre el valor de la resistencia última, con base en el efecto del

agua sobre la porosidad de la pasta. Una relación A/C elevada produce una pasta de alta porosidad y baja resistencia.

La resistencia es medida a los 3, 7 y 28 días, teniendo estas que cumplir los valores mínimos que se muestran en la tabla 1.1.

Para determinar la resistencia a la compresión, se realiza el ensayo de Compresión (NTP 334.051; ASTM C109), en el cual se usan cubos de mortero de 5 mm por lado, con una relación constante agua/cemento de 0.485, y para los cementos con puzolana se calcula esta relación, según el contenido de puzolana, hasta lograr la consistencia especificada. El mortero para las pruebas consta de una parte de cemento y 2.75 partes de arena graduada estándar, mezclados con agua. Los cubos de mortero se preparan en moldes que se compactan en 2 capas con una varilla normalizada, se deja secar en una cámara con humedad mayor al 90%. Luego se desmolda y se coloca en agua saturada de Oxido de Calcio a una temperatura entre 23 a 25ºC.

El ensayo se lleva a cabo en la máquina de compresión, donde se colocan los cubos y se les aplica presión, hasta la rotura.

Tabla 1.1.Categorías de resistencia de los cementos

Categorías resistentesResistencias a la compresión* (MPa) (NB470)

Mínimas a 3 días

Mínimas a 7 días

Mínimas a 28 días

Alta 40 17 25 40Media 30 - 17 30

Corriente 25 - 15 25Tipo de cemento Resistencias a la compresión (MPa) (ASTM 109)

Tipo I 12 19 -* La mayoría de los cementos superan ampliamente los requisitos de resistencia de la especificación

Fuente: Propiedades del cemento.

Los cubos son curados unas 24 horas en los moldes, luego son removidos de estos y son sumergidos en agua con cal hasta el momento de realizarse el ensayo.

Figura 1.2 Probetas cúbicas enmoldadasFuente: Scrib.com

Peso EspecíficoLa densidad o peso específico se define como la relación de peso a volumen; su valor varía entre 3.08 a 3.20 gr/cm3 para el cemento portland tipo 1, pero el cemento que tiene adiciones tiene un peso específico menor porque el contenido de Clinker es menor.

El peso específico del cemento no indica la calidad del cemento, pero se emplea en el diseño y control de mezclas de concreto; sin embargo un peso específico bajo y una finura alta indican que el cemento tiene adiciones.

Endurecimiento prematuro (falso fraguado y fraguado rápido)El falso fraguado se evidencia por la pérdida considerable de plasticidad, inmediatamente después del mezclado, sin ninguna evolución del calor. El falso fraguado ocurre cuando una gran cantidad de sulfatos se deshidratan.

El fraguado rápido se evidencia por una perdida rápida de trabajabilidad en la pasta, mortero o concreto a una edad aun temprana. Esto es normalmente acompañado de una evolución considerable de calor.

Calor de hidrataciónSe genera por la reacción entre el cemento y el agua. La relación agua-cemento, la finura del cemento y la temperatura de curado también son factores que intervienen en la generación de calor.

Un aumento de la finura, del contenido del cemento y de la temperatura de curado aumenta el calor de hidratación. Por otro lado, el aumento de la temperatura en el concreto causado por el calor de hidratación es frecuentemente beneficioso en clima frio, pues ayuda a mantener las temperaturas favorables para el curado.

En el ensayo de calorimetría, las primeras medidas de calor se obtienen aproximadamente siete minutos después de la mezcla de la pasta cuando es necesario minimizar la generación de calor en el concreto, los diseñadores deben escoger un cemento con más bajo calor tales como el cemento portland tipo II.

Consistencia normalSe define como aquella fluidez determinada por una cierta cantidad de agua. Tiene relación con la calidad del cemento y el tiempo de fraguado. EL requerimiento de agua varía entre distintos cementos y puede llegar a suponer una variación de un 20-30%

3. Materiales Utilizados

3.1. Resistencia a la Flexión

Cemento

3.2. Resistencia MecánicaArena Gradada

3.3. Tiempo de FraguadoCemento

3.4. FinuraCemento

4. Equipos y Herramientas

4.1. Resistencia a la FlexiónBalanza, pesas, tamices, probetas y mezcladora; deberán cumplir con lo establecido en la norma MTC E 617.Mesa de Flujo, de acuerdo con la norma MTC E 617 “fluidez de morteros”.Moldes, serán construidos de metal no atacable por los morteros de cemento.Apisonado, será de un material no absorbente ni quebradizo.Guía del compactador, se construirá de un material no atacable por el mortero.Badilejo, consta de una hoja de acero de 112 x 254 mm.Dispositivo para la prueba de flexión.

4.2. Resistencia MecánicaPesas y balanzas ProbetasMoldes Mezcladoras, recipiente, paletasMesa y molde de flujoCompactadorBadilejoCámara húmeda Máquina de ensay

4.3. Tiempo de FraguadoAparato VicatMasa de referencia y dispositivos de determinación de masaProbetas graduadasPlaca plana no absorbentePaleta planaAnillo cónico

4.4. FinuraRecipiente Cucharón Badilejo

BalanzaTamiz N°200

5. Procedimiento Recomendado 5.1. Resistencia a la flexión

Muestras: Deben prepararse tres muestras para cada periodo de ensayo se usará arena gradada normalizada.La especificada en el ensayo MTC E 615. La temperatura será entre 20 a 27°C. La cantidad de agua amasada, dada en ml, determinada de acuerdo con la norma MTC E 617.Preparación y Llenado de los Moldes: A los moldes aplicarlas una capa de aceite mineral. En la parte exterior de las juntas se aplicará una mezcla de tres partes de parafina y cinco de resina, calentadas entre 110 y 120°C para impermeabilizarlas.Ensayo: Las muestras que van a ser ensayadas a las 24 horas se sacan de la cámara húmeda y limpian superficialmente y se pasan a la máquina de prueba, todas las muestras se probarán dentro de las siguientes tolerancias.

Tabla 1.2. Tolerancias de las muestras.

Fuente: Apuntes Ingeniería Civil.com

La carga será aplicada a una velocidad de 272 kg/min. Se anota la carga máxima de rotura en MPa.

5.2. Resistencia Mecánica

La resistencia a la compresión en morteros de cemento Portland, se denomina llevando a la rotura especímenes de 50 mm de lado, preparados con mortero consistente de 1 parte de cemento y 2.75 partes de arena dosificados en masa. La cantidad de agua de amasado deberá ser la que produzca una fluidez de 110 ± 5 luego de 25 golpes en la mesa de flujo. Los especímenes cúbicos de 50 mm de lado, son compactados en dos capas por apisonado del compactador. Los cubos se curan un día en su molde y luego son retirados de su molde e inmersos en agua de cal hasta su ensayo.

Tabla 1.3 Variaciones permisibles de los moldes cúbicos.

Fuente: INDECOPI

5.3. Tiempo de FraguadoMoldeado de los especímenes. Formar una masa esto se arrojará 6 veces de una mano a la otra separado de 150 mm.Determinación el tiempo de fraguado. Determinar la penetración de la aguja vicat de 1mm y luego cada 15 min, hasta que se obtenga una penetración de 25 mm o menos, y dejar que la aguja asiente durante 15 seg.Desviación estándar:

Fraguado inicial 12 minutos, para un rango de 49 min a 202 min. Fraguado final 20 minutos, para un rango de 185 min a 312 min

(esto para un mismo operador).

Figura 1.3 Tiempo de fraguado inicial y final según tipo de cementoFuente: Proyectos, apuntes y normas técnicas de Ingeniería Civil para compartir

con todos, como también el conocimiento.

5.4. Finura Se pesa sobre un recipiente una muestra de cemento de 50 gr. Se criba o tamiza la muestra en el tamiz N° 200.Se pesa la muestra retenida en el tamiz para obtener el peso de impureza.Se determina el porcentaje de finura.

6. Referencias