Resistencia Cemento.docx

1. TEMA: Resistencia del cemento. 2. OBJETIVOS: 2.1 OBJETIVOS GENERALES:  Determinar la resistencia a compresión del mortero realizado con cemento Portland en el transcurrir de tiempos determinados.  Encontrar la función fundamental que tiene la resistencia del cemento en su aplicación en el campo de la Ingeniería Civil. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Conocer el proceder y cantidades adecuadas de materiales necesarios para la realización del mortero usado para el ensayo de resistencia a compresión.  Identificar cuando un cemento Portland se encuentra en un estado de fluidez adecuado.  Determinar experimentalmente el tiempo en el que el mortero llega a la máxima resistencia. 3. INTRODUCCIÓN TEÓRICA: El mortero es un conjunto de materiales que tiene un sin numero de usos en la construcción. Llamamos mortero a la combinación de aglomerantes con aglomerados, estos suelen ser por lo general cemento, agregado fino y agua. El mortero se usa en la construcción comúnmente para enlucir paredes, unir bloques, etc. Es muy importante que el mortero tenga trabajabilidad y resistencia adecuada para no tener inconvenientes con la obra. La trabajabilidad de una mezcla de mortero tiene que ver con la fluidez de dicha mezcla, esto se puede observar claramente cuando una persona manipula la mezcla sin que esta presente problemas de segregación, el tiempo en que la mezcla se pueda trabajar sin que esta fregué o se seque, la facilidad de colocación y la capacidad que esta tiene para retener el agua aun estando en contacto con una superficie absorbente como por ejemplo con un bloque. “Para calificar la trabajabilidad de una mezcla se realiza una prueba de fluidez, esta prueba se relaciona mas concretamente con el aguado de la mezcla. Esta prueba consiste en colocar una muestra en un molde normado y colocar la muestra desmoldada en una mesa de sacudidas.” (Gonzalez, 2013) Todas las normas de cemento contienen disposiciones sobre el ensayo de resistencia, que esta es una propiedad base de la cual se parte para determinar la calidad del cemento. La resistencia mecánica del cemento es la propiedad de mayor importancia en los diseños estructurales o de cualquier obra civil. La relación agua- cemento es un factor que influye en la resistencia del concreto ya que una relación a/c elevada produce una pasta de alta porosidad y baja resistencia, el contenido de cemento también afecta a la resistencia ya que si se disminuye cemento también disminuye su resistencia y dependiendo el tipo de cemento que se use afecta la manera en que se desarrolla la resistencia y la resistencia final. “Las condiciones de curado son vitales para el desarrollo de la resistencia del mortero solo ocurre en presencia de una cantidad de agua, se debe mantener la humedad en el concreto,

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durante el curado se ilustra el perjuicio en la resistencia al cambiar prematuramente de una atmosfera húmeda a una seca, la temperatura de curado también afecta la resistencia del concreto.” (Flores, 2012) La resistencia de los morteros se desarrolla principalmente por la hidratación del cemento, integrado por los granos de arena los cuales están rodeados por la pasta de cemento, esto se endurece poco a poco hasta quedar duro como una piedra, la resistencia también se correlaciona con otras propiedades como la densidad, permeabilidad, contracción por secado y módulo de elasticidad. La velocidad de endurecimiento del cemento depende de las propiedades química y físicas del propio cemento, esta resistencia se mide a las 3, 7 y 28. Referencias: 

Apuntes

Ingenieria

Civil.

(s.f.).

Obtenido

de

http://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2010/10/resistencia-mecanica-delcemento.html 

Castro,

C.

C.

(02

de

noviembre

de

2014).

SlideShare.

Obtenido

de

https://es.slideshare.net/cguerrerocastro/resistencia-practica-6 

Flores,

E.

(19

de

octubre

de

2012).

PDFCOKE.

Obtenido

de

https://es.pdfcoke.com/doc/110544131/Fluidez-de-Los-Morteros-de-Cemento 

Gonzalez,

H.

(13

de

abril

de

2013).

PDFCOKE.

Obtenido

de

https://es.pdfcoke.com/document/135747596/Informe-Fluidez-Del-Concreto 4. PROCEDIMIENTO: Para realizar el ensayo se tuvieron en cuenta las especificaciones de la norma NTE INEN 155, 488, 2502 y 2500. 1. Engrase las caras de contacto de los moldes con el mortero utilizando aceite. 2. Prepare el mortero (cemento : arena de sílice) utilizando las siguientes cantidades: MATERIAL

CANTIDAD PARA 9 CUBOS

Cemento(gr) Arena de sílice (gr) Agua (gr)

740 2035 359

4.1 MEZCLADO DEL MORTERO 1. Enceramos la balanza con el recipiente de hierro losado. 2. Pesamos 740 gr de cemento (Selvalegre) 3. Pesamos la cantidad de agua indicada 359 gr

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4. Colocamos los 740gr cemento en la olla de mezclar. 5. Colocamos los 2035gr arena de sílice en la olla de mezclar 6. Agregamos la cantidad de agua tomando en cuenta que el proceso comienza al instante que las partículas de cemento y arena tienen contacto con el agua, colocamos la paleta y ponemos a la olla lista para empezar a mezclar este proceso debe durar 30 segundos. 7. Finalizados los 30 segundos y con ayuda de una persona que esté pendiente del cronometro iniciamos la mezcla en la maquina mezcladora a una velocidad baja durante 30 segundos. 8. Al finalizar los 30 segundos seguidamente paramos la maquina mezcladora y procedemos a retirar los residuos que se encuentran pegados en las paredes de la olla mezcladora este proceso debe durar 15 segundos. 9. Seguido de eso volvemos a encender la maquina mezcladora a una velocidad media durante 60 segundos. 10. Apagamos la máquina y retiramos la paleta mezcladora y procedemos a tomar el mortero para colocarlo en el cono. 1. 2. 3. 4.

4.2 DETERMINACIÒN DE FLUIDEZ Seque la mesa de flujo y el cono. Coloque el molde en el centro de la mesa Coloque una capa de mortero de unos 25mm de altura y apisone 20 veces. Coloque la segunda capa y apisone 20 veces

5. Corte el exceso de mortero en la parte superior del molde con ayuda de la espátula en forma perpendicular al molde. 6. Limpie y seque la mesa de flujo de cualquier mortero o agua presente alrededor del cono. 7. Sacar el cono de la mesa de fluidez con mucho cuidado. 8. Prender la máquina y esperar que produzca 25 caídas de la mesa en 15s 9. Obtener la fluidez, el cual corresponde al incremento promedio del diámetro de la base de mortero (medida 4 veces) y expresado como un porcentaje del diámetro inicial (110 ±5%).

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

4.3 MOLDEO Y CURADO DE LOS ESPECIMENES (CUBOS) Después de realizada la prueba de fluidez, regrese el mortero a la olla al tazón. Colocar en la maquina a una velocidad media por 15 segundos. Engrasar los moldes para colocar el mortero Coloque el mortero en cada uno de los compartimientos del molde y apisone 32 veces empezando desde una esquina y después se empezara por la opuesta. Complete los moldes con el mortero restante y compáctelo como se realizó en la primera capa. Enrazar cada molde. Retire el exceso de mortero con la espátula. Desencofrar los moldes al siguiente día. Coloque los moldes en agua dentro de la cámara de humedad.

pág. 3

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

4.4 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Saque los 3 primeros cubos de la cámara de humedad. Llevarlos al lugar de ensayo. Medir las aristas de cada cubo para sacar su área. Colocar una cartulina en la parte superior e inferior de cada cubo para poder ensayarlos. Colóquelo el cubo en el centro de la máquina de 30TON. Aplique la carga a una velocidad de aplicación de carga conveniente. Registre el valor máximo de fuerza y de resistencia obtenido de la máquina de ensayo para cada uno de los cubos ensayados.

5. EQUIPOS Y MATERIALES: 5.1.EQUIPO  1 Balanza Electrónica – 𝐴 ± 0.01𝑔 – Capacidad: 4000g  1 Cronómetro – 𝐴 ± 0.01𝑠  1 Maquina Universal – Capacidad: 30 Toneladas – 𝐴 ± 10𝑘𝑔  1 Maquina Universal – Capacidad: 60 Toneladas – 𝐴 ± 10𝑘𝑔  1 Calibrador – 𝐴 ± 0.001𝑚𝑚 5.2.MATERIALES 5.2.1. Materiales de Construcción  Cemento Selva Alegre – Cantidad: 740g  Arena de sílice – Cantidad: 2035g  Agua – Cantidad: 359 g 5.2.2. Materiales Metálicos  1 Mezcladora mecánica (tazón, paleta) – Velocidades: 3(alta, media y baja)  1 Mesa de fluidez  3 Moldes de bronce (para cubos 50mm de lado)  1 espátula

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  

3 recipientes metálicos 1 Palustre 1 Cono de bronce

5.2.3. Otros Materiales  1 Franela  1 Guaipe  1 Par de guantes  1 Vasos de precipitación – Capacidad: 1000ml – 𝐴 ± 50𝑚𝑙  1 compactador  Aceite quemado  Grasa  2 Carpetas de cartón  1 pipeta – Capacidad: 10ml – 𝐴 ± 0,01 𝑚𝑙 6. ESQUEMA DE LA PRÁCTICA: 6.1.1

EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS EN LA PRÁCTICA EQUIPOS





Fig.1 Balanza Electrónica

Fig.2 Cronómetro

Nos ayuda a realizar los pesajes de una manera rápida, eficiente y acertada, esto para pequeñas cantidades Nos facilita para medir el tiempo que transcurre mientras utilizamos la tamizadora mecánica, el mismo que debe ser de sesenta segundos

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

Fig.3 Máquina Universal de 30 Ton



Fig.4 Máquina Universal de 60 Ton



Fig.5 Calibrador

Nos sirve para realizar el ensayo de tracción y compresión de una probeta de mortero o cualquier material y con ayuda de una computadora nos da el valor de la carga con la que fallo el material ensayado Nos sirve para ensayar las distintas probetas de mortero o cualquier material y con ayuda de una computadora nos da el valor de la carga con la que fallo el material ensayado Instrumento metálico, sirve para medir de manera más precisa las dimensiones de probetas de tamaño pequeño

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN



Fig.6 Cemento Selva Alegre



Fig.7 Arena de Sílice

Cemento selva alegre del tipo I sirve para toda obra de construcción con hormigón, no posee ninguna característica especial, sirve de conglomerante para morteros u hormigones

Es una arena normada que sirve para realizar ensayos de resistencia del cemento

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

Es la que hidrata al cemento y ase que este reaccione como conglomerante, también le da manejabilidad a la mezcla

Fig.8 Agua

MATERIALES METÁLICOS









Fig.9 Mezcladora Mecánica

Fig.10 Mesa de Fluidez

Fig.11 Moldes de Bronce

Fig.12 Espátula

Sirve para mezclar arena con el cemento y agua para formar una pasta denominada mortero. Tiene 3 velocidades: velocidad baja, media y alta Maquina especial para ensayos de resistencia, sirve para golpear el mortero que esta dentro del cono de bronce

Son moldes normados de bronce para cubos de mortero de 50mm de lado, normado para realizar ensayos de compresión

Es metálica con mago de madera y sirve para manejar pequeñas porciones de mortero,

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



Nos ayudan para poder transportar pequeñas cantidades de material, así como también para pesar el material en la balanza

Fig.13 Recipientes Metálicos

Nos ayuda para recolectar pequeñas cantidades de material como cemento y la arena de sílice

Fig.14 Palustre

OTROS MATERIALES









Fig.15 Franela

Son de tela y nos sirven para proteger los recipientes metálicos que contienen el cemento y agua y de esta manera evitar que tengan impurezas

Fig.16 Guaipe

Es de tela y sirve engrasar los moldes de bronce con aceite quemado para de esta manera lograr que el mortero no se pegue al molde

Fig.17 Guantes

Fig.18 Vasos de Precipitación

Son de caucho y sirven para proteger las manos del cemento Son vasos de vidrio graduados en litros, sirve para medir el volumen que deseemos agregar a la mezcla

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









Fig.19 Compactador

Fig.20 Cono de bronce

Fig.21 Aceite Quemado

Fig.22 Grasa

Fig.23 Carpeta de Cartón

Es de material plástico, normado para ensayos de resistencia del cemento, y sirve para compactar la pasta dentro de los moldes Es un cono de bronce normado para ensayos de resistencia al cemento sirve para colocar el mortero dentro de el y colocaros sobre la máquina de fluidez Sirve para colocar en los moldes de broce y de esta manera evitar que el mortero se adhiera a el molde

Sirve para colocar grasa sobre un pedazo de carpeta de cartón la misma que ira sobre la sección medida del cubo Material de cartón, se coloca sobre los cubos de mortero junto con la grasa para que de esta manera se distribuya de forma uniforme la carga sobre la superficie

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

Nos ayuda a tomar pequeñas porciones de agua y depositarlas en nuestro recipiente

Fig.24 Pipeta

6.1.2

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Fig. 1 Pesar arena silisica

Fig. 2 Pesar la cantidad necesaria de cemento

Fig. 3 Pesar la cantidad necesaria de agua

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Fig. 4 Colocar el cemento en el tazón

Fig. 5 Colocar la arena silisica en el tazón

Fig. 6 Colocar el agua en el tazon

Fig. 7 Mezclar a velocidad 1

Fig. 8 Poner todo la pasta en el centro del tazon

Fig. 9 Mezclar a velocidad 2

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Fig. 10 Limpiar el cono antes de colocarlo en la mesa de fluidez

Fig. 11 Colocar una capa de mortero en el cono colocado en la mesa de fluides, y compactar 20 veces.

Fig. 12 Colocar màs mortero y volver a compactar 20 veces

Fig. 13 Sacar el cono con mucho cuidado

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Fig. 14 Encender la maquina y esperar que de los 25 golpes

Fig. 15 Mortero a los 25 golpes

Fig. 16 Medir 4 diametros del mortero dado los 25 golpes

Fig. 17 Colocar el mortero en la olla y limpiar la mesa de fluidez

Fig. 18 Colocar la olla en la maquina para mezclarse a una velocidad media pr 15 seg

Fig. 19 Engrasar los moldes

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Fig. 20 Moldes engrasados

Fig. 21 Colocar el mortero en los moldes

Fig. 22 Colocar la mitad del mortero en los moldes

Fig. 23 Compactar 32 veces empezando de un lado y de ahí del opuesto.

Fig. 25 Llenar los moldes y compactar 32 veces mas.

Fig. 26 Enrazar y limpiar los moldes

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Fig. 27 Colocar los moldes en la cámara húmeda.

Fig. 28 Desencofrar los cubos a las 24 horas.

Fig. 29 Cubos desmoldados

Fig. 30 Colocar los moldes agua

Fig. 31 Medir las aristas del cubo.

Fig. 32 Colocar un pedazo de cartón en la arista a apliarse la carga.

Fig. 33 Ensayo a compresión en la máquina universal Nota: repetir el ensayo de compresión para los cubos a los 5 y 28 días.

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7. TABLAS Y GRÁFICAS: 7.1. TABLAS: Tabla N.- 1 Datos de las probetas ensayados

Nro

Edades de Ensayo

Dimensiones

Carga

área

Esfuerzo

Esfuerzo Promedio σ (Mpa)

a (mm)

b (mm)

p (kgf)

p (N)

Ab (mm2)

σ (Mpa)

51

51

2480

24328,8

2601

9,35

51

52

2700

26487

2652

9,99

3

51

51

2260

22170,6

2601

8,52

4

51

52,1

3079

30204,99

2657,1

11,37

51,6

51,3

2092

20522,52

2647,08

7,75

6

51,08

52,26

3249

31872,69

2669,44

11,94

7

50

51,4

3707

36365,67

2570

14,15

51,3

51,6

2625

25751,25

2647,08

9,73

50

51,5

3263

32010,03

2575

12,43

1 2

5

8

3 Días

5 Días

28 Días

9

Ø𝟏 mm 27

Ø2 mm 30

Tabla N.- 2 Fluidez de la Mezcla FLUIDEZ OBTENIDA Ø3 mm 29

Ø4 mm 29

9,29

10,35

12,10

FLUIDEZ mm 115

7.2. GRÁFICA:

pág. 16

pág. 17

8. CÁLCULOS TÍPICOS:





Área

A= a * b (𝒎𝒎𝟐 )

𝛔=

Esfuerzo 𝑷 𝑨

Donde: Donde: A= el área total

σ : esfuerzo a= lado del cubo P: carga b= lado del cubo A : área de aplicación de la carga 2

A= 51 * 51 (𝑚𝑚 ) A= 2601 𝒎𝒎

σ=

𝟐

𝑃

=

𝐴

2700 𝐾𝑔∗9,81 𝑁 2652𝑚𝑚2

𝛔 = 𝟗, 𝟗𝟗 𝑴𝒑𝒂 



Esfuerzo Promedio.

σ𝑝𝑟𝑜𝑚 =

σ1 + σ2 + σ3

Fluidez

F= Ø1 + Ø2 + Ø3 + Ø4

3

Donde:

Donde:

σ𝑝𝑟𝑜𝑚 : esfuerzo promedio

F: fluidez obtenida

σ1 : Esfuerzo 1

Ø1 : Diámetro # 1

σ2 : Esfuerzo 2

Ø2 : Diámetro # 2

σ3 : Esfuerzo 3

Ø3 : Diámetro # 3

σ𝑝𝑟𝑜𝑚 =

𝟏𝟏,𝟑𝟕+𝟕,𝟕𝟓+𝟏𝟏,𝟗𝟒 3

𝛔𝒑𝒓𝒐𝒎 =10,35 Mpa

Mpa

Ø4 : Diámetro # 4 F= 27 + 30 + 29 + 29 𝑚𝑚 F= 𝟏𝟏𝟓 𝒎𝒎

9. ANÁLISIS DE RESULTADOS:  La fluidez obtenida fue de 115 mm, es decir, que se cumple con lo estipulado en la norma NTE INEN 488 la misma que dice que la fluidez debe ser de 110 ±5 mm.

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





De los valores obtenidos de esfuerzos de compresión promedio (9,288 MPa a los 3 días, 10,353 MPa a los 5 días y 12,103 MPa a los 28 días) podemos analizar que el esfuerzo es directamente proporcional al tiempo, es decir, que a mayor tiempo transcurrido, mayor será el esfuerzo que soporte la probeta ensayada. De los valores de esfuerzo de las probetas ensayadas a los 3 días (9,354 MPa, 9,988 MPa, 8,524 MPa) se obtuvo una variación con respecto a su esfuerzo promedio (9,288MPa) de 0,71 %, 7,54 %, 8,22 % respectivamente; por lo que cumple con el rango de resistencia máximo permisible entre especímenes de mortero de la misma edad de 8,7 % del promedio especificado en la norma NTE INEN 488. Las probetas de mortero ensayadas a los 5 días tienen una variación entre su valor de esfuerzo (11,368 MPa, 7,753 MPa, 11,94 MPa) con el esfuerzo promedio de 10,353 MPa, de 9,80 %, 25,11 % y 15,33 %; por lo que las tres probetas no cumplen con el rango de resistencia máximo permisible entre especímenes de mortero de la misma edad de 8,7 % de variación con el promedio especificado en la norma NTE INEN 488; mientras que dos de las tres probetas de mortero ensayadas a los 28 días no cumplen lo especificado en la norma, las cuales tienen una variación entre su valor de esfuerzo (14,150 MPa, 9,728 MPa) con el esfuerzo promedio de 12,103 MPa, de 16,91 %, 19,62%.

10. CONCLUSIONES:  Podemos concluir que la compactación es uno de los factores principales de los cuales depende la resistencia del cemento, ya que la compactación densifica la masa y nos permite reducir a un mínimo la cantidad de vacíos.  Determinamos experimentalmente que el curado del mortero es de suma importancia ya que dicho curado le permite al mortero mantener un adecuado contenido de humedad y así desarrollar sus propiedades tales como la resistencia.  En vista de que no se cumplió detalladamente lo indicado en la norma ya que no se descartaron los resultados de las probetas en donde su rango difirió en más de 8,7% del promedio en cuanto se refiere al rango de resistencia máximo permisible, podemos concluir que la práctica no fue realizada de manera adecuada.  La determinación de la fluidez de los morteros de cemento, se refiere a si la cantidad de agua utilizada para la mezcla es la adecuada o no, es por eso que del valor obtenido concluimos que al encontrarse dentro del rango establecido en la norma la cantidad de agua es la correcta para que exista homogeneización entre el cemento y la arena, es decir, que con dicha cantidad utilizada el mortero se comportará adecuadamente.  Dentro de la ingeniería civil la realización de este tipo de ensayos es de suma importancia ya que la resistencia a la compresión del cemento es un indicativo de la calidad del mismo, es decir, que mediante los valores de resistencia obtenidos podemos determinar que tan factible es utilizar el cemento del mortero ensayado en la realización de obras civiles.

pág. 19

11. RECOMENDACIONES:  Verificar la fecha de caducidad y en que el saco de cemento fue abierto, ya que estos no pueden pasar de 60 días de almacenamiento, pues el aire podría generar su reacción, lo cual afectaría la calidad del cemento y no respondería de la forma esperada en el ensayo.  Al manipular la pasta con las manos durante el mezclado, en la colocación del mortero en el anillo cónico y después en los moldes especiales, se debe usar guantes, ya que la mínima alteración de porcentaje de agua, como lo podría causar el sudor de las manos, puede afectar en el resultado final.  El mortero debe ser colocado en los moldes por capas, compactado con un numero de golpes determinado y con la misma intensidad de fuerza, para que todos los cubos que vayan a ser ensayado tengan la misma compacidad, es decir, que los vacíos entre las partículas sean mucho menores.  Verificar que los materiales usados en la práctica estén complemente secos, pues se estaría agregando más agua de la requerida, y al final del ensayo cuando estos materiales sean lavados, secarlos por completo. 12. BIBLIOGRAFÍA: 

   







Apuntes Ingeniería Civil. (s.f.). Obtenido de http://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2010/10/resistencia-mecanica-delcemento.html Castro, C. C. (02 de noviembre de 2014). SlideShare. Obtenido de https://es.slideshare.net/cguerrerocastro/resistencia-practica-6 Flores, E. (19 de octubre de 2012). PDFCOKE. Obtenido de https://es.pdfcoke.com/doc/110544131/Fluidez-de-Los-Morteros-de-Cemento González, H. (13 de abril de 2013). PDFCOKE. Obtenido de https://es.pdfcoke.com/document/135747596/Informe-Fluidez-Del-Concreto NORMA NTE INEN 0155-Cemento Hidraúlico. Mezclado mecánico de pastas y morteros de consistencia plástica. Obtenido 15, noviembre , 2017 de: http://www.normalizacion.gob.ec/wpcontent/uploads/downloads/2017/09/nte_oficiales_agos_2017.pdf NORMA NTE INEN 0488-Cemento Hidraúlico. Determinación de la resistencia a la compresión de morteros en cubos de 50 mm de arista. Obtenido 15, noviembre, 2017 de: http://www.normalizacion.gob.ec/wpcontent/uploads/downloads/2017/09/nte_oficiales_agos_2017.pdf NORMA NTE INEN 2502-Cemento Hidraúlico. Determinación del flujo en morteros. Obtenido 23, octubre, 2017 de: http://www.normalizacion.gob.ec/wpcontent/uploads/downloads/2017/09/nte_oficiales_agos_2017.pdf NORMA NTE INEN 2500-Cemento Hidraúlico. Determinación de la densidad. Obtenido 23, octubre, 2017 de: http://www.normalizacion.gob.ec/wpcontent/uploads/downloads/2017/09/nte_oficiales_agos_2017.pdf

pág. 20