Consistencia normal del cemento, Tiempos de fraguado y Gravedad específica del cemento


1.- Introducción


Consta de un armazón con un vástago móvil provisto de una Sonda de Tetmayer, un indicador y opcionalmente de un freno. El vástago se puede fijar en cualquier posición mediante un tornillo. El indicador es ajustable y se mueve sobre una escala graduada en mm.

Las características de este dispositivo serán:
Peso total del vástago móvil con agregados y sonda: 300.0 ± 0.5 gr.
Sonda tetmayer de latón pulido, cilíndrica con base plana: Diámetro 10 ± 0.05mm, Longitud libre 49 ± 1.00 mm
Tolerancia en la graduación de la escala, en todas las divisiones + 0.25mm.

Principio y fin del fraguado: Aguja de VICAT.


- Moldes: El molde tronco-cónico destinado a contener la pasta será de material no absorbente y resistente al ataque del cemento; tendrá las dimensiones siguientes: diámetro inferior 70 ± 3 mm, diámetro superior 60 ± 3 mm, altura 40 ± 1 mm. Podrá usarse también un molde cilíndrico en un diámetro interior de 80 ± 5 mm y una altura 40 ± 1 mm.

- Placa de vidrio: La placa de vidrio sobre la cual se colocará el molde cilíndrico será cuadrada de 10 cm de lado.

- Espátula: Tendrá una hoja de acero de 7 a 8 cm de largo.

Acondicionamiento

La temperatura de la sala se mantendrá entre 18 y 27ºC.
La humedad relativa de la sala será superior o igual a 50%.
La temperatura del agua de amasado será de 23 ± 2ºC.
Los materiales y aparatos usados en la preparación del mortero deberán estar a una temperatura de 18 y 27ºC.

Preparación de la pasta de cemento

Se usara indistintamente uno de los métodos de mezclado siguiente:

-   Mezclado manual

Colocar la superficie lisa de material no absorbente (ej. Vidrio) en forma de anillo, 500 gr. De cemento a ensayar. Verter en el centro del anillo, una determinada cantidad de agua, y con ayuda de la espátula volcar cemento de la orilla para el centro, sin demorar mas de 30 seg en esta operación.

Durante un nuevo intervalo de 30 seg esparcir el cemento seco de los costados del cono sobre la mezcla para reducir la pérdida por evaporación y provocar la absorción del agua y revolver luego vigorosamente con la espátula hasta completar 5 min, con todos desde el momento de agregar el agua.

-   Mezclado a maquina

Mezclar 500 gr de cemento con una cantidad de agua en un recipiente de una mezcladora mecánica según el siguiente procedimiento.
Colocar toda el agua para la mezcla en el recipiente
Agregar el cemento al agua y dejar transcurrir 30 seg para que se absorba el agua
Hacer funcionarla mezcladora a velocidad lenta (140 ± 5 r.p.m.) durante 30 seg
Detener la mezcladora durante 15 seg y durante ese tiempo raspar la pasta que queda en los bordes del recipiente y agregar esto al total.
Hacer andar la mezcladora a velocidad rápida (285 ± 10 r.p.m.) y mezclar durante 1 min.

Fraguado y endurecimiento de la pasta de cemento

El cemento al ser mezclado con agua forma una pasta, que tiene la propiedad de rigidizarse progresivamente hasta constituir  un sólido de creciente dureza y resistencia.
Estas características son causadas por un proceso físico - químico derivado de la reacción química del agua con las fases mineralizadas del clinquer y que en su primera etapa incluye la solución en agua de los compuestos anhidros del cemento, formando compuestos hidratados. Los compuestos del cemento se hidratan a distinta velocidad, iniciándose con el C3A y continuando posteriormente con C4AF, C3S y C2S en ese mismo orden.
A partir de ese momento el proceso no es cabalmente conocido, existiendo teorías que suponen la precipitación de los compuestos hidratados, con la formación de cristales entreverados entre si que desarrollen fuerzas de adherencia, las que producen el endurecimiento  de la pasta (Teoría cristaloidal de Le Chatelier)  o alternativamente por el endurecimiento superficial de un gel formado a partir de dichos compuestos hidratados (Teoría coloidal de Michaelis), estimándose  actualmente que el proceso presenta características mixtas.

El endurecimiento de la pasta de cemento muestra particularidades  que son de interés para el desarrollo de obras de ingeniería:

- La reacción química producida es exotérmica, con desprendimiento de calor, especialmente en los primeros días.

- Durante su desarrollo se producen variaciones de volumen, de dilatación si el ambiente tiene un alto contenido de humedad o de contracción si este es bajo.

El proceso producido es dependiente de las características del cemento, principalmente de su composición y de su finura, los cuales condicionan en especial la velocidad de su generación.



2.- Descripción de los ensayos

En el ensayo se utilizó Cemento Chimborazo.

Consistencia normal del cemento.-

·         Se tomó 650gr. de cemento y se los mezcló con 171,02cm3.
·         Ponemos una película de aceite en las placas de vidrio donde va ha ser colocada la mezcla.
·         Con la pasta amasada se hace una bola, pasándola de mano en mano 6 veces.
·         Esta bola se coloca en el molde por la parte ancha y se corta al ras.
·         Colocado este sobre la placa de vidrio se lo lleva debajo del extremo del vástago.

·         El indicador del vástago debe marcar cero y se suelta, luego de 30 segundos se lee la penetración del mismo hasta que sea de 10 +-1mm.

Tiempo de fraguado.-

Método de Vicat

·         Se tomó 650gr. de cemento y se los mezcló con 171,02cm3.
·         Ponemos una película de aceite en las placas de vidrio y en los moldes en forma de conos truncados donde va ha ser colocada la mezcla.
·         El agua a ser mezclada debe estar a la temperatura de 23°C + 2.
·         El ambiente apropiado para el ensayo es a una temperatura de 20°C.
·         Ponemos el agua en el envase metálico para luego colocarlo en la mezcladora.
·         Adicionamos el cemento a la mezcladora por un tiempo de 30 segundos antes de empezar a mezclar.
·         Accionamos la mezcladora a una velocidad 140 rev./min. por un tiempo de 30 segundo.
·         Se detiene la máquina y se mezcla manualmente por medio de una espátula durante 15 segundos.
·         Se vuelve a introducir el recipiente con la mezcla a la máquina y se la acciona a una velocidad de 280 rev./min. por un minuto.
·         En un tiempo máximo de 45 segundos se debe moldear una muestra mediante 6 pasos de mano a mano con un recorrido de 15 cm.
·         Sin dejar que se compacte la muestra se la coloca en el molde.
·         Se la coloca en el aparato de vicat y se comprueba que la penetración esté dentro de los límites establecidos ( 10+1mm.)
·         Se deja en reposo la muestra en un ambiente apropiado ( 20°C )
·         Se debe revisar constantemente la muestra para hallar el tiempo exacto en que la penetración es de 25mm. en 30 segundos ( tiempo inicial de fraguado ).
·         Se continua revisando la muestra hasta que la aguja no deje marca visible luego de ponerla en contacto.



Método de Gillmore

·         Se tomó 650gr. de cemento y se los mezcló con 172,52cm3.
·         Ponemos una película de aceite en las placas de vidrio y en los moldes en forma de pastilla donde va ha ser colocada la mezcla.
·         El agua a ser mezclada debe estar a la temperatura de 23°C + 2.
·         El ambiente apropiado para el ensayo es a una temperatura de 20°C.
·         Ponemos el agua en el envase metálico para luego colocarlo en la mezcladora.
·         Adicionamos el cemento a la mezcladora por un tiempo de 30 segundos antes de empezar a mezclar.
·         Accionamos la mezcladora a una velocidad de 140 rev./min. por un tiempo de 30 segundo.
·         Se detiene la máquina y se mezcla manualmente por medio de una espátula durante 15 segundos.
·         Se vuelve a introducir el recipiente con la mezcla a la máquina y se la acciona a una velocidad de 280 rev./min. por un minuto.
·         En un tiempo máximo de 45 segundos se debe moldear una muestra mediante 6 pasos de mano a mano con un recorrido de 15 cm.
·         Sin dejar que se compacte la muestra se la coloca en el molde.
·         Se deja en reposo la muestra en un ambiente apropiado ( 20°C )
·         Se la coloca en el aparato de gillmore.
·         Se debe revisar constantemente la muestra para hallar el tiempo exacto en que la aguja mas gruesa y menos pesada no deje marca visible en la muestra al ponerla en contacto con ella ( tiempo inicial de fraguado ).
·         Se continua revisando la muestra hasta que la aguja menos gruesa y mas pesada no deje marca visible luego de ponerla en contacto ( tiempo final de fraguado ).

Gravedad específica del cemento.-

·         Pesamos 64,000gr. de cemento.
·         La temperatura de la gasolina debe ser de 20 °C.
·         La altura inicial de la gasolina dentro del matraz es de 0,7cm.
·         Introducimos algodón en el cuello del matraz para limpiarlo y para que así no se pegue el cemento al introducirlo.
·         Con un embudo introducimos el cemento al matraz para que se mezcle con la gasolina.
·         Con golpes ligeros sacamos el aire retenido en el matraz.
·         Estabilizamos de nuevo la temperatura a 20 °C.
·         Medimos la altura final que es 21,85cm.
·         Determinamos la diferencia de alturas para calcular la gravedad específica del cemento.






3.- Cálculos y resultados

Consistencia normal del cemento.-

C = % Consistencia normal
Mw = masa de agua (gr.)
Mc = Masa del cemento (gr.)

C =  Mw * 100
              Mc
C =  172,52 * 100
              650

C = 24,54%

Tiempo de fraguado.-


Método de Vicat

·         Tiempo de fraguado inicial

T1 = Hora de iniciación del ensayo.
T2 = Hora de finalización del ensayo
Ti  = Tiempo de fraguado inicial

Muestra Nº 1
Muestra Nº 2
Muestra N º 3
T1 = 13h 5 min

T2 = 16h 29 min

Ti = 3h 24 min
T1 = 13h 5 min

T2 = 16h 14 min

Ti = 3h 9 min
T1 = 13h 5 min

T2 = 16h 12 min

Ti = 3h 7 min


Tiempo de fraguado inicial =  3h 13 min





·         Tiempo de fraguado final

T1 = Hora de iniciación del ensayo.
T3 = Hora de finalización del ensayo
Tf  = Tiempo de fraguado final


Muestra Nº 1
Muestra Nº 2
Muestra N º 3
T1 = 13h 5 min

T3 = 19h 57 min

Tf = 6h 52 min
T1 = 13h 5 min

T2 = 19h 52 min

Ti = 3h 47 min
T1 = 13h 5 min

T2 = 19h 58 min

Ti = 3h 53 min

Tiempo de fraguado final =  6h 50 min



Método de Gillmure

·         Tiempo de fraguado inicial

T1 = Hora de iniciación del ensayo.
T2 = Hora de finalización del ensayo
Ti  = Tiempo de fraguado inicial

Muestra Nº 1
Muestra Nº 2
Muestra N º 3
T1 = 13h 15 min

T3 = 16h 40 min

Tf = 3h 25 min
T1 = 13h 15 min

T2 = 16h 48 min

Ti = 3h 33 min
T1 = 13h 15 min

T2 = 16h 45 min

Ti = 3h 30 min


Tiempo de fraguado inicial =  3h 29 min








·         Tiempo de fraguado final

T1 = Hora de iniciación del ensayo.
T3 = Hora de finalización del ensayo
Tf  = Tiempo de fraguado final


Muestra Nº 1
Muestra Nº 2
Muestra N º 3
T1 = 13h 15 min

T3 = 19h 59 min

Tf = 6h 44 min
T1 = 13h 15 min

T2 = 20h 03 min

Ti = 6h 48 min
T1 = 13h 15 min

T2 = 20h 12 min

Ti = 6h 57 min

Tiempo de fraguado final =  6h 49 min.


Gravedad específica del cemento.-


Masa = 64 g

Altura inicial = 0,7 cm

Altura final = 21,85 cm


Ge = masa / volumen

Ge = 64 / ( 21,85 – 0,7)

Ge = 3,03 g / cm3



4.- Conclusiones y comentarios

·        Para realizar correctamente los ensayos en este laboratorio se requiere que la temperatura ambiente para la mezcla esté entre 20 ºC y 27 ºC. La temperatura para el agua tiene que ser de 23 ºC + 2.
La humedad del laboratorio no tiene que ser menor que 50 %. De lo contrario no se conseguirá una penetración de 10 + 1 mm. (Norma ACTM).

·         El tiempo de fraguado por Gillmore de las tres muestras no debe superar el 10% de desviación de cada una, por lo que si cumple nuestro cemento (Norma ACTM)


·         El tiempo de fraguado por Vicat de las tres muestras no debe superar el 10% de desviación de cada una, por lo que si cumple nuestro cemento (Norma ACTM)
·        El tiempo de fraguado depende de la relación agua cemento que contenga la pasta pero además de los factores de temperatura y humedad en los cuales se encuentre la mezcla.

·        Mientras la temperatura sea más alta, más rápido fraguará la pasta cementante.

·        No se puede establecer ni un tiempo mínimo ni tampoco un tiempo máximo  para el cual se espera que la pasta cementante frague, porque existe gran variedad de tipos de cementos, los cuales van a reaccionar de manera diferente al contacto con el agua, a la temperatura y humedad en la que se encuentran.   



5.- Bibliografía


·         MANUAL DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.  Pontificia Universidad Católica del Ecuador.

·         Normas ASTM.

No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada