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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO TECNOLOGIA DEL CEMENTO

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE ING. CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA:

DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE FRAGUADO INICIAL Y FINAL DEL YESO

CURSO:

Tecnología del Cemento

DOCENTE:

Ing. Iván Vásquez Alfaro

INTEGRANTES:     

Bocanegra Alza Yohan Burgos Sanchez Hugo Campos Rodriguez Susana Cardenas Orbegoso Jean Carlos Chavez Vergara Carlos

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DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE FRAGUADO INICIAL Y FINAL DEL YESO I.OBJETIVOS:

 Conocer el procedimiento que se utiliza para determinar el tiempo de fraguado inicial y final del Yeso por medio de la aguja de Vicat.

II. MARCO TEÓRICO 2.1. AGUA: El agua (H2O) es un compuesto químico inorgánico formado por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O).Esta molécula es esencial en la vida de los seres vivos, al servir de medio para el metabolismo de las biomoléculas, se encuentra en la naturaleza en sus tres estados y fue clave para su formación. PROPIEDADES: -

-

FIGURA 01.- Molécula del agua FUENTE : RAFA CALVO

Adhesión: El agua, por su gran potencial de polaridad, cuenta con la propiedad de la adhesión. Cohesión: La cohesión es la propiedad por la que las moléculas de agua se atraen entre sí. Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Disolvente: El agua es descrita como el solvente universal, porque disuelve muchos de los compuestos sólidos, acuosos y gaseosos conocidos. El agua es un disolvente polar. Como tal, disuelve bien sustancias iónicas y polares, como la sal de mesa (cloruro de sodio). No disuelve, de manera apreciable, sustancias fuertemente apolares, como el azufre en la mayoría de sus formas alotrópicas, además, es inmiscible con disolventes apolares, como el hexano. Esta cualidad es de gran importancia para la vida.

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2.2. YESO: El yeso es un mineral constituido por sulfato de calcio, que se encuentra en muchos lugares de la superficie terrestre, formando unas veces masas compactas o rocas blandas, otras veces masas terrosas y en algunos casos disueltos en determinadas aguas, llamadas selenitosas. Se considera que el yeso se originó hace 200 millones de años como FIGURA 02.- yeso mineral resultado de depósitos marinos, cuando FUENTE : GYPSUM parte de lo que ahora son nuestros continentes eran inmensas extensiones oceánicas. Durante este período algunos mares se secaron dejando lechos de yeso que se recubrieron posteriormente por el hombre. El yeso es el producto resultante de la deshidratación parcial o total del ALJEZ o PIEDRA DE YESO. Reducido a polvo y amasado con agua recupera el agua de cristalización, endureciéndose. Es un material conglomerante que sirve para la unión de otros materiales conglomerados. El aljez es una roca de origen sedimentario, sus componentes fundamentales son los diferentes iones que se encuentran disueltos en el agua del mar. El yeso se encuentra muy abundante en la naturaleza, en los terrenos sedimentarios, presentándose bajo dos formas: Cristalizado, anhidro (CaS04), llamado ANHIDRITA Con dos moléculas de agua (CaS04.2H20) denominado PIEDRA DE YESO o ALJEZ Como mineral el yeso se clasifica en el grupo de los sulfatos hidratados, siendo el más abundante del grupo. Aparece en masas extensas de gran espesor, en asociación con calizas y pizarras y en depósitos evaporíticos. Químicamente el yeso muestra muy poca variación en su composición. El yeso se puede formar en la naturaleza por precipitación de una solución sobresaturada (de alta concentración en sulfato cálcico) o salmuera, o bien por hidratación a partir de anhidrita. En algún caso puede formarse también en las fumarolas o manantiales calientes

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volcánicos. Puede aparecer como resultado de la diagénesis de arcillas o margas, como mineral secundario, creciendo en el interior de sus poros. 2.3. RELACIÓN AGUA – YESO: Este fenómeno es el que más se ha estudiado, además la más fácil variación, el de mayor influencia, especialmente en lo que se refiere a la porosidad del producto final, puesto que el agua que el yeso incorpora a su red cristalina, está limitada por la cantidad de yeso utilizado en el amasado: el exceso de agua lo que hace es incrementar su porosidad. En general cuanto mayor sea la superficie específica del yeso, mayor será la cantidad de agua que se necesita para bañar y mojar todos sus granos. La relación agua - yeso (A/Y) se sitúa entre 0.6 y 1.0, que son los límites prácticos trabajabilidad la mezcla. Para el amasado es necesaria más agua que para la rehidratación, ya que el del fraguado comienza por la disolución en agua de las fases anhidras y 30 semihidratadas. El agua para el amasado, está condicionada por el tipo de producto y su granulometría. Hay dos sistemas que lo determinan: Por el amasado o saturación, consiste en espolvorear producto sobre el agua sin tocar el recipiente, hasta que el yeso sacia el volumen del agua y se queda enrasado en la superficie. Por el agua correspondiente a una consistencia normal. 2.4. TIEMPO DE FRAGUADO: Nos indica el tiempo útil de la pasta de yeso y se mide con la aguja de Vicat convencional. El yeso se considera fraguado cuando la aguja no penetra más hacia el fondo de la pasta. Los tiempos de fraguado indican la velocidad de las reacciones químicas y varían para cada yeso. Estos se deben acondicionar según las necesidades

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2.5. ENSAYO DE LA AGUJA DE VICAT: En este método se utiliza el aparato de Vicat que se utilizó en la determinación de la consistencia normal, con la diferencia de que, en el extremo inferior, en lugar del émbolo, se coloca una aguja de 1 mm de diámetro. El procedimiento resumido es que primero se elabora una pasta con el contenido de humedad determinado en la prueba de consistencia normal, que se introduce en un molde tronco cónico de dimensiones estándar, en cuya parte superior se coloca FIGURA 03.- Esquema del aparato de la aguja de 1 mm de diámetro, el aguja de Vicat cual soporta un émbolo con una FUENTE : UCA masa de 300 g y se deja que penetre en la pasta de cemento por su propio peso durante un lapso de 30 s. La primera lectura se realiza en 30 minutos luego que se moldea sin ser alterada en un cuarto de curado y luego se realizan lecturas a 3 intervalos de 15 minutos hasta que se obtenga una penetración de 25 mm o menor. Con esta serie de datos se determina por interpolación el tiempo correspondiente a una penetración de 25 mm y éste será el tiempo de fraguado inicial del cemento. Posteriormente se realizan penetraciones hasta determinar el primer instante en el cual la aguja no deja huella visible en la pasta endurecida de cemento, y se registra como el tiempo de fraguado final. Esquema del aparato de aguja de Vicat: -

A: Marco de aparato de Vicat B: Émbolo móvil de carga de 300 g C: Extremo del émbolo de 10 mm de diámetro. D: Aguja de 1 mm de diámetro E: Tornillo de fajamiento. F: Indicador ajustable; el cual se mueve sobre una escala (graduada en mm) ajustada al marco A. G: Molde troncocónico con un diámetro mayor de 70 mm y un diámetro menor de 60 mm Y una altura de 40 mm. H. Placa cuadrada de vidrio de 100 mm. 5

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III. METODOLOGÍA Para la realización de este ensayo es necesario partir de una pasta de yeso con una consistencia determinada, la cual dependerá de la relación agua yeso (Ra/y). Por ello el primer paso es la determinación de la cantidad de agua necesaria para obtener la relación deseada.  Amasado de la mezcla de yeso según relación deseada (Ra/y = 0.7 ) 1. Pesar una masa de yeso igual a 250g. 2. Calcular la cantidad de agua para obtener la mezcla con la relación deseada. Tabla: materiales utilizaos según la relación agua yeso igual a 0.7.

Relación agua/yeso (Ra/y) 0.7

MATERIALES UTILIZADOS Yeso(g) Agua(g) 250

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3. Agregar lentamente el agua a la cantidad de yeso e ir mezclando hasta que esta tome un estado apropiado (ni muy líquido y ni muy sólido).

 Proceso de realización del ensayo Vicat 1. Llenar inmediatamente el molde con la pasta, colocado previamente sobre una placa base Vicat plana de vidrio. 2. Asegurarse de llenar el molde hasta rebosar sin compactación ni vibración excesiva. 3. Eliminar los huecos de la pasta mediante una serie de ligeros golpecitos con la palma de la mano sobre el molde. Quitar el exceso de pasta con un movimiento de serrado suave con un utensilio de borde recto, de manera que la pasta llene completamente el molde y tenga una superficie superior lisa. 4. Ajustar el aparato de Vicat manual provisto de la adecuada aguja. Inmediatamente después de enrasar la pasta, se coloca el molde y la placa base en el aparato de Vicat, situándolos centrados debajo de la aguja. Bajar la aguja suavemente hasta que entre en contacto con la pasta, pero verificando que no se sumerja.

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Figura: Aparato de vicat ya adecuado para el ensayo.

5. Determinar los intervalos de tiempo en los que se soltará la aguja (en este caso para los primeros instantes se tomará en intervalos de 1 minuto, que posteriormente conforme la mezcla endurezca pasaran a tomarse en intervalos de 2 minutos). 6. Soltar rápidamente las partes móviles del aparato Vicat y la aguja debe penetrar verticalmente en el centro de la mezcla. Anotar la penetración alcanzada por la aguja en un determinado tiempo. 7. Analizar los datos obtenidos. Tabla: penetración alcanzada por la aguja en un determinado tiempo.

Tiempo(s) 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 18 20 22 26 28 30

Penetración(mm) 0 5 7 9 13 14 16 19 20 21 22 22 23 24 25 26 29 32 34 35 7

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IV. ANALISIS DE PRÁCTICA: 4.1. Relación Agua Yeso 0.5: En esta fase se utiliza los siguientes datos -

Cantidad de agua a utilizar : 125 ml Peso de cemento : 250 g Tabla 01: Registro de lectura tiempo-penetración relación 0.5 N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Tiempo(s) 32 76 120 196 271 310 391 440 480 521 556 590 630 670

Penetración(mm) 40 40 40 37 23 17 6 4 3 2 1 1 0.5 0.05

Penetracion vs Tiempo de Fraguado 45

Penetración(mm)

40 35 30 25 20 15 10 5 0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

Tiempo de fraguado(s)

Figura N°1: Curva de la Penetración vs Tiempo de fraguado de la relación 0.5.

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4.2. Relación Agua Yeso 0.6: En esta fase se utiliza los siguientes datos Cantidad de agua a utilizar : 180 ml Peso de cemento : 300 g Tabla 02: Registro de lectura tiempo-penetración de la relación 0.6 N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Tiempo(min) Penetración(mm) 1 40 2 40 3 40 5 34 6 26 7 18 7.5 18 8 14 8.5 12 9 4 9.5 4 10 2 10.5 2 11 2 12 2 13 1 13.5 1 14 1

Penetracion vs Tiempo de fraguado 45 40

Penetración(mm)

-

35 30 25 20 15 10 5 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

Tiempo de fraguado(min)

Figura N°2: Curva de la Penetración vs Tiempo de fraguado de la relación 0.6. 9

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4.3. Relación Agua Yeso 0.7: En esta fase se utiliza los siguientes datos Cantidad de agua a utilizar : 175 ml Peso de cemento : 250 g Tabla 03: Registro de lectura tiempo-penetración de la relación 0.7 N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Tiempo(min) Penetración(mm) 1 40 3 35 4 33 5 31 6 27 7 26 8 24 9 21 10 20 11 19 12 18 13 18 14 17 16 16 18 15 20 14 22 11 26 8 28 6 30 5 35 2 37 1

Penetracion vs Tiempo de Fraguado 45 40

Penetración(mm)

-

35 30 25 20 15 10 5 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Tiempo de fraguado(min)

Figura N°3: Curva de la Penetración vs Tiempo de fraguado de la relación 0.7

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4.4. Relación Agua Yeso 0.8: En esta fase se utiliza los siguientes datos -

Cantidad de agua a utilizar : 200 ml Peso de cemento : 250 g Tabla 04: Registro de lectura tiempo-penetración de la relación 0.8 N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Tiempo(min) Penetración(mm) 1 40 3 40 5 40 7 40 8 35 9 30 10 28 11 25 12 22 14 20 18 17 22 14 26 10 29 9 32 7 37 5 39 2 41 1

Penetración vs Tiempo de Fraguado 45

Penetración(mm)

40 35 30 25 20 15 10 5 0 0

10

20

30

40

50

Tiempo de fraguado(min)

Figura N°3: Curva de la Penetración vs Tiempo de fraguado de la relación 0.8

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4.5. Relación Agua Yeso 0.8: En esta fase se utiliza los siguientes datos -

Cantidad de agua a utilizar : 200 ml Peso de cemento : 250 g Tabla 04: Registro de lectura tiempo-penetración de la relación 0.8 N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Tiempo(min) Penetración(mm) 15 40 20 40 25 40 30 36 35 31 38 27 40 23 43 18 45 10 48 6 50 3 55 1

Penetracion vs Tiempo de Fraguado 45

Penetración(mm)

40 35 30

25 20 15

10 5 0 0

10

20

30

40

50

60

Tiempo de fraguado(s)

Figura N°4: Curva de la Penetración vs Tiempo de fraguado de la relación 0.9

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DISCUSION; Esta práctica de laboratorio tuvo como propósito calcular el tiempo de fraguado, de cubos de yeso y agua en relaciones de 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 y 0.9. Se elaboraron distintas gráficas para explicar el comportamiento de cada uno de los cubos. A continuación, se estará discutiendo los principales hallazgos de este estudio. Podemos observar que en la relación 0.5, el tiempo de fraguado es aproximadamente dos min, que al compararlo con la relación 0.9 que el tiempo de fraguado es casi 1 hora. Podemos llegar a la conclusión de que el tiempo de fraguado es directamente proporcional a la relación yeso/agua. Con la relación 0.7 y 0.8 la variación no es mucha ya que ambos tardan aproximadamente 40 minutos en fraguar, siendo un tiempo alto para lo que se busca. La relación 0.5 y 0.6 según nuestro criterio, podrían ser las mas optimas para utilizarse, ya que su tiempo de fraguado no supera los 20 minutos, esto podría ayudar a disminuir el tiempo de trabajo. El comportamiento de los cubos en cada relación es muy parecido, los primeros minutos el fraguado es casi nulo, luego pasa por una fase de fraguado rápido, para finalmente en los últimos minutos el fraguado vuelva a ser muy lento.

VI. CONCLUSIONES:  Con los respectivos datos de las tablas se observa que el mayor tiempo de fraguado inicial lo tiene la relación 0.9 con 36min y el menor la 0.5 con 285s aproximadamente.  El mayor tiempo de fraguado final lo presenta la relación 0.9 con 55min aproximadamente y el menor la relación 0.5 con 670s. VII.RECOMENDACIONES:  El equipo se debe calibrar cuidadosamente a 0 o a 40mm para evitar errores muy altos.  Medir diferentes personas para obtener mejores resultados.  Mezclar bien la pasta de yeso y cubrir todo el molde.

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