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informe teórico de propiedades físicas del cementoTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍAEAP Ingeniería Civil
INFORME N° 1
Informe de las propiedades físicas y mecánicas del cemento
Informe Presentado en Cumplimiento Parcial de la Asignatura Tecnología del Concreto
Autor:
Alumno: Katherine Janeth Acuña Huillca
Profesor:
Bach. Isaí Ticona Cutipa
Juliaca, agosto del 2015
Contenido1. NORMA:..............................................................................................................................1
1.1. NTP 334.090................................................................................................................1
1.2. NTP 334.009................................................................................................................1
1.4. NTP 334.051................................................................................................................1
1.5. NTP 334.006................................................................................................................2
2. MARCO TEÓRICO.............................................................................................................2
2.1. CEMENTO..................................................................................................................2
2.2. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CEMENTO...................................2
FINURA.......................................................................................................................2
RESISTENCIA MECÁNICA......................................................................................3
PESO ESPECÍFICO.....................................................................................................5
ENDURECIMIENTO PREMATURO (FALSO FRAGUADO Y FRAGUADO RÁPIDO).............................................................................................................................5
CALOR DE HIDRATACIÓN......................................................................................6
CONSISTENCIA NORMAL.......................................................................................6
3. MATERIALES UTILIZADOS............................................................................................6
3.1. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN.................................................................................6
3.2. RESISTENCIA MECÁNICA......................................................................................7
3.3. TIEMPO DE FRAGUADO..........................................................................................7
3.4. FINURA.......................................................................................................................7
4. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS.........................................................................................7
4.1. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN.................................................................................7
4.2. RESISTENCIA MECÁNICA......................................................................................7
4.3. TIEMPO DE FRAGUADO..........................................................................................8
4.4. FINURA.......................................................................................................................8
5. PROCEDIMIENTO RECOMENDADO..............................................................................8
5.1. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN.................................................................................8
5.2. RESISTENCIA MECÁNICA......................................................................................9
5.3. TIEMPO DE FRAGUADO........................................................................................10
5.4. FINURA.....................................................................................................................10
6. REFERENCIAS.................................................................................................................11
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 334.009
El 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. (INDECOPI, 1997)
1.3. MTC E 618-2000
Definir el método para determinar la resistencia a la flexión, de morteros de
cemento hidráulico.
1.4. NTP 334.051
La 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. CEMENTO
Un 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
finura
Fuente: Proyectos, apuntes y normas técnicas de Ingeniería Civil para
compartir con todos, como también el conocimiento.
Si 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.
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 (NTP 334.006; 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. (Domènech, 1998)
RESISTENCIA MECÁNICA
La 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. (Ortiz, 2013)
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 resistentes
Resistencias a la compresión* (MPa) (NB470)
Mínimas a 3
días
Mínimas a 7
días
Mínimas a 28
días
Alta 40 17 25 40
Media 30 - 17 30
Corriente 25 - 15 25
Tipo 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 enmoldadas
Fuente: Scrib.com
PESO ESPECÍFICO
La 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. (Miranda,
2009)
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 HIDRATACIÓN
Se 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 NORMAL
Se 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 MECÁNICA
Arena Gradada
3.3. TIEMPO DE FRAGUADO
Cemento
3.4. FINURA
Cemento
4. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
4.1. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN
Balanza, 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 MECÁNICA
Pesas y balanzas
Probetas
Moldes
Mezcladoras, recipiente, paletas
Mesa y molde de flujo
Compactador
Badilejo
Cámara húmeda
Máquina de ensay
4.3. TIEMPO DE FRAGUADO
Aparato Vicat
Masa de referencia y dispositivos de determinación de masa
Probetas graduadas
Placa plana no absorbente
Paleta plana
Anillo cónico
4.4. FINURA
Recipiente
Cucharón
Badilejo
Balanza
Tamiz 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. (RIVERA,
1997)
Tabla 1.3 Variaciones permisibles de los moldes cúbicos.
Fuente: INDECOPI
5.3. TIEMPO DE FRAGUADO
Moldeado 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 cemento
Fuente: 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
Domènech, À. (1998). concreto. Aspectos Fundamentales del Concreto, 56-78.
INDECOPI, C. d. (1997). NORMA TÉCNICA PERUANA 334.009.1997. el peruano.
Miranda, A. (2009). CONCRETOS Y SUS PROPIEDADES . concreto , 23-35.
Ortiz, D. (2013). PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CEMENTO - FRAGUADO Y ENDURECIDO. APUNTES INGENIERIA CICVIL , 8-15.
RIVERA, G. (1997). Prioridades y ensayos del concreto . concretos y prioridades , 51-76.