Labo Cemento.docx

INTRODUCCION

Para la realización de un buen diseño de mezcla se necesitan conocer muchas propiedades de los materiales que van a conformar la mezcla, entre ellos están los agregados y el cemento, en el presente informe se presentan los datos obtenidos en el laboratorio y los resultados calculados con estos mismos con los respectivos análisis para la determinación de la finura y la densidad del cemento hidráulico, con el propósito de estudiar a fondo las propiedades de la pasta de cemento, pues es de suma importancia indagar y evaluar acerca de los rangos o posibles variaciones que puedan tener estas para que se encuentre en situaciones óptimas, teniendo como fin último su mejor rendimiento y utilización. Para este

laboratorio, se

analizará la densidad de una muestra de cemento con la ayuda de la NORMA ICONTEC 221 y INVE-307-07 método de ensayo para determinar la densidad del Cemento Hidráulico y la finura. La finura del cemento es de vital importancia conocerla porque esta nos dice que tanta impureza posee este ya que a medida que el cemento tiene más impurezas menor será la resistencia que bridara el concreto realizado con dicho cemento, el porcentaje de impurezas admitido en el cemento oscila entre 0 y 0,5%. A lo largo de este informe se conocerán todos los datos obtenidos en el laboratorio y los cálculos realizados con estos mismos con los que se determina la densidad y finura del cemento para después analizar y concluir si dicho cemento es apto para elaborar un buen diseño de mezcla.

1. OBJETIVOS. 1.1 Objetivo General. Establecer el método de ensayo, para determinar la finura del cemento hidráulico por medio del tamiz N°230, bajo la norma ASTM C 184, AASHO T 128. 1.2 Objetivos Específicos. · Valorar las propiedades físicas del cemento, como lo son la finura. · Comprender la función de la finura en el tiempo de fraguado, hidratación cemento. · Determinar la finura óptima para la realización de un buen cemento.

2. FUNDAMENTO TEORICO Definición de cemento: En el sentido más amplio, la palabra cemento indica un material aglomerante que tiene propiedades de adherencia y cohesión, las cuales le permiten unir fragmentos minerales entre sí, para formar un todo compacto con resistencia y durabilidad adecuadas. Esta definición, no solo abarca los cementos propiamente dichos, sino una gran variedad de materiales de cementación tales como las cales, los asfaltos y los alquitranes.

En el medio de la construcción, y mas específicamente en el de la fabricación de concreto para estructuras, es reconocido que al mencionar cemento portland, o cemento a base de portland, el cual tiene la propiedad de fraguar y endurecer en

presencia de agua, ya que con ella experimenta una reacción química. Este proceso se llama hidratación, por lo cual son también llamados cementos hidráulicos.

PROPIEDADES FISICAS: Las propiedades físicas y mecánicas del cemento portland permiten completar las propiedades químicas y conocer algunos aspectos otros aspectos de su bondad como material cementante. Dentro de estas propiedades físicas se destaca entre otras la finura o superficie especifica.

Superficie específica o finura: La finura del molido es una de las propiedades físicas más importantes del cemento, ya que está íntimamente ligada a su valor hidráulico. Puesto que la hidratación de los granos de cemento ocurre desde la superficie hacia el interior, el área superficial total de las partículas de cemento constituye el material de hidratación. El tamaño de los granos, o sea la finura del cemento, tiene una gran influencia sobre sus propiedades, especialmente sobre la velocidad de hidratación, desarrollo de calor, retracción y aumento de resistencia con la edad. Así, una molienda muy fina da lugar a cementos que endurecen más rápidamente y por lo tanto también tienen un desarrollo rápido de resistencia. Sin embargo, un alto grado de finura representa un costo considerable debido a que aumenta el tiempo de molienda; además, cuanto más fino sea un cemento, se deteriorará con mayor rapidez por la exposición a la atmosfera (es más higroscópico). Adicionalmente, libera mayor cantidad de calor de hidratación dando una mayor retracción y por lo tanto es más susceptible a la fisuración. Pero un cemento fino exuda menos que uno grueso, debido a que retiene mejor el agua al tener mayor superficie de hidratación.

Por otro lado, los cementos con granos muy gruesos se hidratan y endurecen muy lentamente y pueden producir exudación de agua por su escasa capacidad para retenerla. De hecho, la hidratación de los granos de cemento es muy lenta y se estima que la velocidad de hidratación es del orden de 3.5 micras en 28 días, lo cual significa que las partículas relativamente gruesas pueden durar varios años en hidratarse e inclusive no llegar a hidratarse nunca en forma total, quedando en su interior un núcleo anhídrido, lo cual daría un rendimiento pequeño. De acuerdo con lo anterior, se puede observar entonces que la finura es una propiedad vital del cemento, que tiene que someterse a un control cuidadoso. La medida de la finura, hoy en día, se expresa por el área superficial de las partículas contenidas en un gramo del material, lo cual se denomina “superficie específica” y se mide en cm2/g. la finura se puede medir por métodos directos o indirectos. La finura es una propiedad muy importante del cemento y por ello tiene que someterse a un control cuidadoso, especialmente de los fabricantes. Las partículas de cemento, por ser muy pequeñas, no pueden ser separadas por mallas. Por esta razón, el grado de finura del cemento se mide por otro tipo de métodos y parámetros. El parámetro de medición de la finura del cemento es el área específica, expresada como el área de la superficie total en cm2 por gramo de cemento (o m2 por Kg de cemento).

El área especificada en cm2/g significa la cantidad de superficie que un gramo de partículas de cemento pueden cubrir. Así, un cemento con área específica mayor será más fino que otro con área específica menor. Un aumento en la finura del cemento tiene los siguientes efectos:  Hidratación temprana: un alto grado de finura eleva la cantidad de yeso requerido para propiciar un efecto retardante adecuado, puesto que en cementos más finos, existe más cantidad de aluminato tricálcico (C3A) libre para una velocidad de hidratación rápida.  Desarrollo rápido de la resistencia a la compresión en el concreto, especialmente a edades mayores o cercanas a los 7 días. Por esta razón, el cemento tipo III (alta y temprana resistencia) es molido más finamente y con mayores proporciones de silicato tricálcico (C3S) y aluminato tricálcico (C3A). El concreto hecho con tipo III tiene a los 3 días una resistencia a la compresión igual a la del tipo I a los 7 días. Aun así, moler las partículas del cemento hasta obtener un alto grado de finura presenta ciertas desventajas:  Representa un proceso con costos considerables.  Las partículas de cemento al ser más finas se deterioran con mayor rapidez por la atmósfera.  Experimentan una reacción más fuerte con los agregados reactivos alcalinos.  Forman una pasta con mayor contracción y más susceptibilidad de agrietamiento. Para medir la finura del cemento se puede utilizar cualquiera de los dos aparatos que a continuación se presentan:

1) EL TURBIDIMETRO DE WAGNER, el cual se basa en la teoría de la sedimentación para obtener la distribución de las partículas en tamaños, con la que se calcula la superficie específica. En una probeta de vidrio con keroseno se dispersa una muestra de cemento y se toman medidas de la velocidad de sedimentación por los cambios en intensidad de luz que pasa a través de la suspensión.

2) EL APARATO DE BLAINE, el cual usa un método de permeabilidad al aire, este es el que se usará en el desarrollo de esta práctica. La superficie específica se determina haciendo pasar una cantidad definida de aire por una muestra preparada en una determinada forma, la cantidad de aire que pasa es función del tamaño y de la distribución de tamaños de las partículas.

Cemento tipo I El cemento Tipo I es un cemento de uso general en la construcción, que se emplea en obras que no requieren propiedades especiales. El cemento portland Tipo I se fabrica mediante la molienda conjunta de clínker Tipo I y yeso, que brindan mayor resistencia inicial y menores tiempos de fraguado. Especificaciones Técnicas 

Norma técnica: ASTM C-150 y Norma Técnica Peruana 334.009.  Presentación: bolsas de 42.5 Kg./granel. Características      

Producto obtenido de la molienda conjunta de clinker y yeso. Ofrece un fraguado controlado. Por su buen desarrollo de resistencias a la compresión a temprana edad, es usado en concretos de muchas aplicaciones. Es versátil para muchos usos. Su comportamiento es ampliamente conocido por el sector de construcción civil. Mayores resistencias iniciales

Usos y Aplicaciones          

Para construcciones en general y de gran envergadura cuando no se requiera características especiales o no se especifique otro tipo de cemento. El acelerado desarrollo de sus resistencias iniciales permite un menor tiempo de desencofrado. Pre-fabricados de hormigón. Fabricación de bloques, tubos para acueducto y alcantarillado, terrazos, adoquines. Mortero para asentado de ladrillos, tarrajeos, enchapes de mayólicas y otros materiales. Obras de concreto y concreto armado en general Estructuras que requieran un rápido desencofrado Concreto en clima frío Productos prefabricados Pavimentos y cimentaciones

Consejos  

  

Como en todo cemento, se debe respetar la relación a/c (agua/cemento) a fin de obtener un buen desarrollo de resistencia y trabajabilidad. Es importante utilizar agregados de buena calidad, si éstos están húmedos es recomendable dosificar menor cantidad de agua para mantener las proporciones correctas. Para lograr resistencias adecuadas es recomendable un curado cuidadoso. Para asegurar la buena conservación del cemento se recomienda almacenar las bolsas bajo techo, separada de paredes o pisos y protegidos de aire húmedo. Evitar almacenar en pilas más de 10 bolsas para evitar la compactación.

Comercialización 

Dirigido al mercado nacional y comercializado en bolsas de 42.5 Kg y a granel.

Cemento tipo MS El cemento Antisalitre MS es un cemento de resistencia moderada a los sulfatos y de calor mesurado de hidratación. Estas propiedades hacen que este cemento sea ideal para usarse en obras en ambientes y suelos húmedos-salitrosos y para obras expuestas al agua de mar o al ataque moderado de sulfatos. Este cemento se fabrica mediante la molienda conjunta de clínker y adiciones minerales, que generan estructuras menos permeables y con mayor resistencia química que protegen contra el salitre y los cloruros.          

Propiedades Moderada resistencia a los sulfatos. Resistente al agua de mar. Moderado calor de hidratación. Baja reactividad con agregados álcali-reactivos. Aplicaciones Concreto con exposición moderada a los sulfatos. Estructuras en contacto con ambientes y suelos húmedos-salitrosos. Estructuras en ambiente marino. Obras portuarias.

    

Concreto en clima cálido. Estructuras de concreto masivo. Concreto compactado con rodillo. Obra con presencia de agregados reactivos. Pavimentos y losas.

Cemento tipo I-CO El cemento Extraforte ICo es un cemento de uso general recomendado para columnas, vigas, losas, cimentaciones y otras obras que no se encuentren en ambientes húmedos-salitrosos. Este cemento contiene adiciones especialmente seleccionadas y formuladas que le brindan buena resistencia a la compresión, mejor maleabilidad y moderado calor de hidratación. 

Propiedades  Moderado calor de hidratación.  Mejor trabajabilidad.



Aplicaciones    

Obras de concreto y de concreto armado en general. Morteros en general. Pavimentos y cimentaciones. Estructuras de concreto masivo.

3. EQUIPOS MATERIALES E INSTRUMENTOS: Equipos: 

Balanza sensible a 0.05 gr.



Tamiz N° 230, base y tapa



Tamizador



Cronometro

Materiales:



1 muestra de 50 gramos de cemento tipo I



1 muestra de 50 gramos de cemento I-CO



1 muestra de 50 gramos de fragua



1 muestra de 50 gramos de cemento MS

Instrumentos: 

Recipientes

4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL Para realizar el ensayo de finura del cemento por medio del tamiz N° 230 (0.0675mm), se toma como referencia las normas ASTM C 184 y ASSHO T 128.

PROCEDIMIENTO PARA VIA NATURAL  Para este procedimiento vamos a usar el cemento tal y como lo encontramos en la bolsa.  Para empezar tenemos que limpiar el tamiz para eliminar residuos de alguna prueba anterior y asegurarse de que el mismo este completamente seco para evitar que se adhieran algunas partículas del material a ensayar.  Procedemos a pesar el tamiz N° 230 en una balanza digital sensible a 0.05g y registramos el dato de dicho peso en la tabla de los datos, este dato lo usaremos más adelante en los cálculos del módulo de finura.  Luego extraemos una muestra de 50g del tipo de cemento a estudiar, este debe ser pesado en la balanza digital sensible a 0.05g para obtener

resultados más precisos, asegurarse de que sea lo más pura para mejor ensayo.  Procedemos a colocar la maya en el vibrador de motor, el cual nos ayudara a tener un movimiento más continuo durante el ensayo, lo cual asegura una separación más precisa. Este procedimiento debe de realizarse durante 5 minutos contando desde el encendido hasta el apagado del vibrador.  Luego se retira la maya del vibrador teniendo mucho cuidado de no desperdiciar ninguna partícula del material ensayado, se procese a pesar en la balanza usada anteriormente y se registra el dato en la tabla (peso malla N°230 + material de muestra retenido), todo en gramos.  Luego de esto se procede a realizar los cálculos para determinar los datos que falten en la tabla, los cuales se usaran en la formula antes detallada y así finalmente se determinara el módulo de finura del material ensayado lo cual nos dará vestigios sobre su futura manipulación o el tiempo de vida útil que le queda.

5. RESULTADOS Formulas empleadas para el cálculo de los resultados: W0: cantidad inicial WM: peso de la malla (gr.) WM+R: peso de la malla + el material retenido (gr.) R: muestra retenida (gr.) F: finura (%)

𝑹 = 𝑾𝑴+𝑹 − 𝑾𝑴 𝑭 = (𝑹⁄𝑾𝟎 ) ∗ 𝟏𝟎𝟎

Tabla de pesos y resultados

Tipo de cemento

Cantidad inicial

Peso de la malla N° 230

Tipo I I-CO Fragua MS

50 gr. 50 gr. 50 gr. 50 gr.

262.02 gr. 262.02 gr. 262.02 gr. 262.02 gr.

Peso de malla + material de muestra retenido 298.27 gr. 306.51 gr. 299.33 gr. 309.23 gr.

Muestra retenida

Finura (%)

36.25 gr. 44.49 gr. 37.31 gr. 47.21 gr.

72.5 88.98 74.62 94.42

Gráfico de finura vs tipo de cemento

6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 

Debido a que algunas bolsas de cemento no han estado bien cerradas, el porcentaje de finura de estos tipos de cementos hallados son elevados; debido a que han estado en contacto con el medio ambiente, lo que produce que el cemento se endurezca y se formen grumos de diferentes tamaños, que hacen que este cemento sea casi inservible.



De todos estos cementos el cemento tipo I tiene las partículas más finas que las otra muestras, por lo tanto tiene elevada velocidad de hidratación y endurecimiento rápido.



El cemento tipo MS tiene sus partículas algo gruesas por lo cual no tiene elevada velocidad de hidratación y su endurecimiento no es rápido.

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones  La finura del cemento constituye una de las principales propiedades físicas del cemento, porque influye en otros aspectos como en la velocidad de las reacciones del proceso de hidratación, el fraguado, los costos económicos, la manejabilidad de la mezcla, la sensibilidad a cambios atmosféricos, entre otras, es importante anotar entonces que se convierte en uno de los principales índices de la calidad del cemento.  Lo que se obtuvo experimentalmente significa que las muestras de cemento tienen sus partículas algo gruesas, ya que el porcentaje de la muestra retenida en la malla es muy elevado, con lo cual sus partículas no son muy finas.  Si un cemento no está bien guardado o protegido contra el medio ambiente, este se puede endurecer haciendo que se formen grumos o bolas, lo que hace de que el cemento falle en la hora de su uso.

Recomendaciones  Finalmente lo más aconsejable es trabajar este ensayo de manera ordenada y muy cautelosamente.  Después de tamizar la muestra, limpiar completamente el tamiz para evitar errores de cálculo.

 Tener muy preservadas o guardadas las muestras a ensayar en un lugar libre de humedad, para que no se produzcan errores durante el ensayo.

8. BIBLIOGRAFIA 

http://www.uca.edu.sv/mecanicaestructural/materias/materialesCostruccion/ guiasLab/ensayoCemento/DETERMINACION%20DE%20LA%20FINURA% 20DEL%20CEMENTO%20PORTLAND.pdf

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http://www.elconstructorcivil.com/2011/01/finura-del-cemento.html

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La norma ASTM C184: describe el procedimiento que consiste en tamizar 50 gr de cemento por un tamiz de 75 micras(#200) o de 149 micras (#100).