1.1. Morteros.
1.2.1.1. Práctica Nº 3.
1.2.1.2. Objetivo de la práctica. Elaborar mezclas de morteros con consistencia plástica, basandose en el uso de cemento hidráulico.
1.2.1.3. Introducción: Esta práctica nos permite aprender a preparar morteros, que utilizaremos posteriormente en otras prácticas, utilizando el cemento portland como principal componente.
En climas costeros, como los que tenemos en donde se localizan los planteles de la UECyTM, es dificil cumplir con algunos parámetros de temperatura y humedad, sin embargo, y debido a que la materia de Tecnología del Concreto se cursa en el tercer semestre, que coincide con el otoño-invierno en nuestras latitudes, es posible desarrollar las prácticas de una manera conveniente.
Esta práctica está directamente relacionada con la unidad uno NATURALEZA DEL CONCRETO, y con la unidad tres MORTEROS, del programa de estudios de la asignatura Tecnología del Concreto de la carrera de Ingenieria Civil.
1.2.1.4. Equipo para la práctica.
· Batidora
· Paleta
· Tazón de mezclado
· Espátula.
· Equipo complementario (balanza, pesas, probetas graduadas).
Temperatura y humedad. La temperatura ambiente en el laboratorio deberá mantenerse entre 20 y 27°C, y la de los materiales secos, paleta y tazón, dentro de dicho intervalo durante la prueba. La temperatura del agua de mezclado no variará de 23°C en más de ± 2°C. La humedad relativa del Laboratorio no será inferior a 50 %.
1.2.1.5. Materiales para la práctica.
Materiales (proporcionamiento y consistencia). Los materiales, sus proporciones y cantidades deben cumplir con los requisitos contenidos en el método de prueba particular para el cual sé este preparando la pasta o mortero.
1.2.1.6. Desarrollo de la práctica. Procedimiento para mezclado de morteros..
La paleta y el tazón secos se colocan en posición de mezclado en la batidora, y se vierten los materiales necesarios para una carga. Una vez hecho lo anterior, se mezclan de la siguiente manera
1.- Poner en el tazón toda el agua de mezclado.
2.- Agregar el cemento al agua, poner en marcha la batidora y mezclar a baja velocidad (140 ± 5 r.p.m.) durante 30 seg.
3.- Agregar lentamente la cantidad total de arena en mi lapso de 30 seg mientras se efectúa el mezclado a baja velocidad.
4.- Detener la batidora, cambiar a la velocidad media (285 ± 10 r.p.m.), y mezclar durante 30 seg.
5.- Volver a detener la batidora y dejar reposar el mortero por 1.5 min. Durante los primeros 15 seg. De este intervalo con la espátula despréndase rápidamente hacia abajo todo el mortero adherido a la pared del tazón, En el resto de los 1.5 min. Cúbrase el tazón con la tapa.
6.- Terminar el mezclado haciendo funcionar la batidora a su velocidad media (285 ± 10 r.p.m.) durante 1 min.
7.- En cualquier caso que se requiera un lapso de remezclado, todo el mortero adherido a la pared del tazón debe desprenderse rápidamente hacia abajo con la espátula, antes de efectuar el remezclado.
Precaución. La holgura entre la paleta y el tazón, que se especifica en el Capitulo 5 es apropiada para mortero estándar hecho con arena de Ottawa. Con objeto de permitir que la batidora opere libremente y evitar que la paleta y el tazón se dañen seriamente al usar agregados más gruesos, es necesario mover la ménsula de ajuste para tener mayor holgura que la especificada en el Capitulo 5.
1.2.1.7. Organización de la práctica.
Se formaran equipos con un máximo de 4 alumnos, al cual se le destinara una hora para hacer su práctica, pudiendo repetirla cuantas veces lo deseen en ese lapso, variando la cantidad de agua; dependiendo del uso que se le dé a el material preparado en la práctica, (determinar la consistencia normal por ejemplo), se les permitira utilizar el laboratorio por otra hora más. Debido a que semanalmente solo se tienen dos horas de práctica, los grupos tendrán que hacer sus trabajos en horarios diferentes ya sea en la mañana o en la tarde, como se explica en Programa de Prácticas de la Pag. XIV.
1.2.1.8. Recopilación de datos. Se anotaran las cantidades de agua suministradas al cemento (500 gr por ejemplo) para cada prueba que se haga, debiendo anotarse la apariencia, plasticidad, consistencia como datos que nos permitan posteriormente repetir la prueba y obtener los resultados deseados.
1.2.1.9. Resultados y conclusiones de la práctica.
Los resultados de la práctica se presentaran en forma tabular, indicando las cantidades de cemento, agua y arena en su caso que fueron utilizados, concluyendo con las observaciones pertinentes.
1.2.1.10. Evaluación. Ver Relación de la calificación del curso práctico, en la Pág. XIV
1.2.2. Titulo de la práctica. Resistencia a la compresión de morteros de cemento hidráulico (en especímenes cúbicos de 5.00 cm por lado)[2]
1.2.2.1 Práctica Nº 4
1.2.2.2. Objetivo de la práctica: Determinar la resistencia a la compresión de morteros fabricados con diferentes proporcionamientos, de tal manera de hacer evidente la baja de resistencia que se manifiesta cuando se varían las cantidades de agua y cemento, la finura de las arenas y los inclusores de aire.
1.2.2.3. Introducción. Esta práctica se considera una de las más ilustrativas y completas, ya que se aplica todo lo aprendido anteriormente, en el laboratorio de la materia de MATERIALES Y PROCESOS CONSTRUCTIVOS, además de que se combinan varias prácticas, y el uso de diverso equipo Esta práctica está directamente relacionada con la unidad uno NATURALEZA DEL CONCRETO, y con la unidad tres MORTEROS.
1.2.2.4. Equipo para la práctica.
Maquina de prueba hidráulica que indique la carga aplicada. con una exactitud de ± 1.0 por ciento
Balanza que cumpla con el siguiente requisito: para un peso de 2 000 g se permitirá una variación máxima de ± 2.0 g
Pesas
Tamices No 100 (149 µ), 50 (297 µ), 30 (595 µ) y 16 (1.19 mm)
Probetas graduadas
Moldes para los especímenes
Batidora, tazón y paleta.
Mesa de fluidez. y molde de fluidez
Pisón de material no absorbente de 1.3 X 2.5 cm de sección transversal, y longitud aproximada de 13 a 15 cm.
Llana.
Temperatura y humedad. La temperatura del ambiente del laboratorio de materiales, materiales secos, moldes, placas y tazón deberá mantenerse entre 20 y 27ºC. La del agua de mezclado, cámara húmeda y la del agua del tanque de almacenamiento, no variará de 23ºC en ± 2ºC.
La humedad relativa del laboratorio no será inferior a 50 % y la de la cámara húmeda no menor de 90 %
1.2.2 5. Materiales para la práctica: Arena graduada estándar. La arena que se emplee para fabricar los especímenes de prueba será arena sílica natural, de Ottawa, Illinois, con la siguiente granulometría:
Malla Porcentaje retenido
Nº 100 (149µ) 98 ± 2
Nº 50 (297µ) 72 ± 5
Nº 30 (595µ) 2 ± 2
Nº 16 (1.19 mm) nada.
Análisis granulométrico de la arena. Para verificar su granulometría, debe efectuarse una prueba de cribado en cada una de las cuatro mallas indicadas anteriormente. Se forman. por cuarteo, muestras de arena para las pruebas de cribado a partir de una muestra de aproximadamente 700 g, obtenida a su vez, por cuarteo de un saco completo, que después de haberse mezclado perfectamente y formado un montón, tuvo que haberse extendido para reducir al mínimo la segregación durante el cuarteo.
Hágase el cribado en cada malla con poco más o menos 100 g de arena. No se intente seleccionar un peso exacto predeterminado. Las operaciones de cribado se efectúan en la forma especificada en la práctica de granulometría excepto que debe prolongarse hasta que no pase mas de 0.5 g durante 1 minuto de cribado continuo. El peso del residuo que haya quedado en la malla se expresa como un porcentaje del peso de la muestra original. Pueden usarse dispositivos mecánicos para el cribado, pero la arena no se rechazará si cumple los requisitos al probarse con el método manual descrito anteriormente. Deberán hacerse tres o mas especímenes por cada periodo de prueba especificado.
Preparación de los moldes. Las caras interiores de los moldes se cubren ligeramente con aceite mineral o grasa lubricante ligera. A su vez se aplica a las superficies de contacto de las mitades de cada molde una capa delgada de aceite mineral pesado o grasa lubricante ligera. Después de ensamblar los moldes, se quita el exceso de lubricantes de las caras interiores y de las superficies superior e inferior de cada molde. Se unen los moldes a la placa de base, que deberá ser plana, no absorbente, y que haya sido ligeramente cubierta con los lubricantes señalados. En las líneas exteriores de contacto entre moldes y placa de base se aplica una mezcla de tres partes de parafina y cinco de resina por peso, calentada entre 110 y 120 ºC. de modo que formen uniones impermeables entre los moldes y la placa de base.[3]
Proporcionamiento, consistencia y mezclado del mortero. Las proporciones de los materiales secos dei mortero estándar serán las siguientes: una parte de cemento por 2.75 partes de arena graduada estándar, por peso. Las cantidades de materiales secos que se mezclan al mismo tiempo para fabricar el mortero necesario para seis especímenes serán: 500 g de cemento y 1,375 g de arena graduada estándar. Las necesarias para nueve especímenes: 740 g de cemento y 2035 g de arena. La cantidad de agua de mezclado, medida en mililitros, deberá producir una fluidez entre 100 y 115, determinada de acuerdo con lo que se explica más adelante y se expresara como un porcentaje, en peso, del cemento.[4]
El mezclado se hará mecánicamente, de acuerdo a lo aprendido en prácticas anteriores después de completar el mezclado, debe regresarse el exceso de mortero de la paleta a! Tazón de mezclado.
Determinación de la fluidez. Se limpia y seca cuidadosamente la cara superior de la mesa de fluidez, y se coloca en su centro el molde de fluidez, en el que se pone una capa de mortero, aproximadamente de 2.5 cm de espesor, la cual debe apisonarse 20 veces. La presión que se requiere al respecto será solo la suficiente para asegurar que el molde se llene uniformemente. Se llena el molde con mortero y se apisona como se especificó para la primera capa. El mortero se enrasa pasando un borde de la llana (sosteniéndola casi perpendicular al molde) por la parte superior del molde en un movimiento en zigzag. Después, se limpia y seca la cara superior de la mesa, teniendo especial cuidado de quitar el agua de la orilla del molde. Se levanta y retira el molde 1 minuto después de que la operación de mezclado concluyó. Inmediatamente se deja caer la mesa desde una altura de l.27 cm, 25 veces en 15 seg. La fluidez es el incremento que resulta en el diámetro promedio de la base de la masa de mortero, medido por lo menos en cuatro diámetros en intervalos poco mas o menos equidistantes, expresado como porcentaje del diámetro original de la base. Deben elaborarse morteros de tanteo, variando el porcentaje de agua hasta obtener la fluidez especificada. Cada intento tiene que hacerse con mortero nuevo.
Moldeado de los especímenes. Inmediatamente después de terminar la prueba de fluidez, se regresa el mortero del molde de fluidez al tazón de mezclado.[5] Rápidamente se desprende el adherido a las paredes del tazón y se integra a la masa total, a la que debe darse 15 seg. de mezclado, a velocidad media. A continuación, se empiezan a moldear los especímenes dentro de un lapso no mayor de 2.5 minutos después de terminar el mezclado original de la carga de mortero, se coloca una capa de mortero de aproximadamente 2.5 cm de espesor en todos los compartimentos cúbicos, y se apisona en cada compartimento 52 veces en cuatro pasadas, en 10 segundos aproximadamente. Cada pasada constara de ocho golpes adyacentes entre sí sobre la superficie del espécimen, y en cada una el pisón deberá girarse 90° con respecto a la anterior, como se ilustra en la fig. 1. la presión en el apisonamiento tendrá que ser la suficiente para asegurar que los moldes se llenen en forma uniforme. Las cuatro pasadas con el pisón (32 golpes) deben completarse en un cubo antes de pasar al siguiente. Cuando se haya concluido el apisonamiento de la primera capa en todos los compartimentos, se llenan con el resto del mortero y se apisonan como se especificó para la primera capa. En la segunda, después de cada pasada, y antes de empezar la siguiente, con los dedos enguantados y el pisón, debe regresarse a los moldes el mortero que en la pasada anterior haya sido forzado hacia fuera sobre los bordes superiores. Al terminar el apisonamiento, el mortero de la parte superior deberá extenderse ligeramente sobre los bordes. Con la llana se regresa a los moldes el mortero que fue forzado hacia fuera sobre los bordes superiores y se alisan los cubos pasando la llana (con el borde anterior ligeramente levantado) una vez a lo ancho del molde. Después, con objeto de nivelar el mortero y hacer que sea más uniforme el espesor del que sobresalga del molde, se pasa ligeramente la llana (con el borde anterior algo levantado) a lo largo de este. Finalmente, se enrasa con los bordes superiores del molde, de tal modo que forme una superficie plana, pasando a lo largo de este el canto de la llana (sostenida casi perpendicularmente al molde) con un movimiento en zigzag.
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Pasadas 2 y 4 Pasadas 1 y 3
Ilustración 1 Orden de apisonamiento de cada capa al moldear los especímenes.
Almacenamiento. Inmediatamente después de terminado el moldeado, se colocan los especímenes en la cámara húmeda, los cuales se mantienen en los moldes sobre las placas de base en dicha cámara durante 20 a 24 horas, con las superficies expuestas al aire húmedo, pero protegidos del agua que gotee. Si los especímenes se retiran de los moldes antes de 24 horas, deben mantenerse en los anaqueles de la cámara hasta que tengan 24 horas de edad, y después se sumergen, excepto los que vayan a ensayarse a las 24 horas, en agua limpia, dentro de tanques construidos de material no corrosible. El agua de los tanques debe cambiarse con frecuencia para mantenerla limpia.
1.2.2.6. Desarrollo de la práctica.
Procedimiento.
a) Los especímenes deben ensayarse inmediatamente después de retirarlos de la cámara húmeda, en el caso de los que se prueban a las 24 horas, y del tanque de curado en el caso de los otros especímenes. Los que se prueben después de 28 días, a esta edad se sacan del tanque y deben permanecer en la cámara húmeda hasta el momento de la prueba. Todos los especímenes correspondientes a una determinada edad de prueba se romperán dentro de las siguientes tolerancias permisibles:
Edad de prueba. Tolerancia permisible en h.
24 horas. ± 1/2
3 días ± 1
7 días ± 3
28 días. ± 12
Si a la vez se saca más de un espécimen del gabinete húmedo para probarse a las 24 horas, estos deben conservarse cubiertos con un lienzo húmedo hasta el momento del ensaye. En el supuesto de extraer más de un espécimen del tanque de curado, deben conservarse completamente sumergidos en agua a 23 ± 2ºC de temperatura, hasta el momento del ensaye.
b) Cada espécimen se limpia hasta que quede superficialmente seco, además, debe retirarse cualquier incrustación o grano de arena flojo de las caras que vayan a estar en contacto con las placas de la máquina de prueba. Las superficies deben verificarse mediante una regla.[6] Si hay curvatura apreciable, púlase la cara o caras hasta obtener superficies planas, o bien descártese el espécimen.
c) La carga se aplica a las caras del espécimen que estuvieron en contacto con las superficies planas del molde. Cuidadosamente se coloca el espécimen en la máquina de prueba debajo del centro de la placa que tiene apoyo esférico. Antes de ensayar cada cubo, hay que cerciorarse de que el asiento esférico tenga libertad de movimiento. No deben usarse materiales para dar apoyo acojinado. Para especímenes que tengan resistencias esperadas mayores de 1360 kg. puede aplicarse una carga inicial con una velocidad conveniente hasta llegar a la mitad de la carga máxima esperada. No debe aplicarse ninguna carga inicial a especímenes que tengan resistencias esperadas menores de 1360 kg. La velocidad de aplicación de carga se ajusta de modo que el resto de la carga (o la totalidad de la misma, en el caso de resistencias esperadas, menores de 1360 kg) se aplique sin interrupción hasta la falla, y que se alcance la carga máxima en tiempo no menor de 20 ni mayor de 80 segundos. No deberá efectuarse ajuste alguno en los controles de la máquina de prueba durante la fluencia rápida que precede a la falla.
1.2.2.7. Organización de la práctica. Se formaran los equipos de trabajo necesarios, de acuerdo con el número de alumnos que se tengan en el grupo, de tal manera que cada equipo pueda llevar a cabo todas las actividades, es recomendable que se desfacen los equipos de tal manera, que mientras uno de ellos, hace la granulometría, otro ya este efectuando la fluidez y un tercero, haciendo la prueba destructiva.
1.2.2.8. Recopilación de los datos. Cálculo. Regístrese la carga total máxima indicada por la máquina y calcúlese la resistencia en compresión, en kg/cm2. Si la sección transversal de un espécimen difiere de 25.00 cm2
CAPITULO II. CEMENTO.
2.1. Cemento hidráulico. (En pasta)
2.1.1. Titulo de la práctica. Tiempo de fraguado de cemento hidráulico por medio de la aguja de Vicat[7].
2.1.1.1. Práctica Nº 5
2.1.1.2. Objetivo de la práctica: Determinar el tiempo de fraguado del cemento portland hidráulico apoyándose en las prácticas efectuadas y descritas anteriormente
2.1.1.3. Introducción: Cuando mezclamos el cemento con agua la pasta que se forma permanece plástica durante un corto período de tiempo. Durante esta etapa aún es posible alterar el material y remezclarlo sin dañarlo, pero a medida que las reacciones entre el cemento y el agua continúan, la masa pierde su plasticidad. Este periodo inicial de endurecimiento, es llamado “ período o tiempo de fraguado” aunque no existe un punto bien definido de separación en el proceso de endurecimiento.[8]
El procedimiento que a continuación explicamos se basa en la utilización del aparato de Vicat simple, para utilizar el aparato mecánico, si se tiene, se deberá de remitir al operador al manual correspondiente de acuerdo a la marca del mismo.
Precauciones. Todo el aparato debe estar exento de vibraciones durante el ensaye de penetración. Se tendrá cuidado de mantener recta y limpia la aguja de 1.0 mm, ya que el cemento que se adhiera en sus lados puede retardar la penetración, y el que se adhiera en la punta puede acelerarla. El tiempo de fraguado es afectado no solo por el porcentaje y temperatura del agua empleada y cantidad de amasado que haya recibido la pasta, sino también por la temperatura y humedad del aire, de allí que su determinación es solo aproximada.
2.1.1.4. Equipo para la práctica.
Aparato de Vicat
Balanza. Deberá cumplir el siguiente requisito: para un peso de 1 000 g se permitirá una variación máxima de ± 1.0 g
Pesas
Probetas graduadas.
El equipo debe observar las características que se indican en el Capitulo 5.
Temperatura y humedad. La temperatura del ambiente del laboratorio, cemento seco, moldes y placas deberá mantenerse entre 20 y 27°C. La del agua de mezclado y de la cámara húmeda no variara de 23°C en mas de ± 2°C. La humedad relativa del laboratorio no será inferior a 50 por ciento, y la de la cámara húmeda, no será inferior a 90 por ciento.
2.1.1.5. Materiales para la práctica. Preparación de la pasta de cemento. Siguiendo el procedimiento descrito en 1.1.2, mézclense 500 g de cemento con el porcentaje de agua[9] requerido para obtener la consistencia normal (1.3.1).
2.1.1.6. Desarrollo de la práctica.
Procedimiento.
a) Moldeado del espécimen de prueba. Con la pasta de cemento, preparada como se indica en 1.1.1.formese rápidamente una bola con las manos enguantadas y arrójese seis veces de una mano a otra, manteniéndolas separadas entre sí aproximadamente 15 cm. Apoyando la bola en la palma de la mano, introdúzcase a presión por la boca mayor del anillo cónico G del aparato de Vicat, el que se sostendrá con la otra mano, llenando completamente el anillo con pasta. Remuévase el exceso de la que quede en la boca grande del anillo cónico mediante un movimiento simple de la palma de la mano.
A continuación, se colocara el anillo, descansando en su base mayor sobre la placa de vidrio, H, y se enrasara la base superior con una pasada de cucharra de albañil, la que se mantendrá formando un pequeño ángulo con el borde superior del anillo. Si es necesario, alísese la superficie superior dando una o dos pasadas ligeras con el borde de la cuchara. Durante las operaciones de enrasado y alisado, debe tenerse cuidado de no comprimir la pasta. Inmediatamente después de terminar el moldeado, colóquese el espécimen de prueba en la cámara húmeda y manténgase ahí, excepto cuando vayan a efectuarse determinaciones del tiempo de fraguado. El espécimen debe permanecer dentro del molde cónico descansando sobre la placa de vidrio H durante todo el periodo de prueba.
b) Determinación del tiempo de fraguado. Manténgase el espécimen en la cámara húmeda durante 30 min después de moldearlo, sin producirle ninguna alteración. La penetración de la aguja de 1 mm se determina cuando hayan transcurrido los 30 min. y de allí en adelante cada 15 minutos (cada 10 minutos para cementos tipo III) hasta que se obtenga una penetración de 25 mm o menos. Para efectuar la prueba de penetración, bájese la aguja D de la barra B, hasta que descanse sobre la superficie de la pasta de cemento. Apriétese el tornillo sujetador E, y colóquese el indicador F en el extremo superior de la escala, o tómese una lectura inicial. Suéltese la barra rápidamente aflojando el tornillo sujetador E. y permítase que la aguja penetre durante 30 seg entonces tómese la lectura para determinar la penetración. Si es evidente que la pasta esta muy suave al tomar las primeras lecturas, puede frenarse la caída de la barra, a fin de evitar que se flexione la aguja de 1 mm, pero la barra debe soltarse solo mediante el tornillo sujetador cuando se efectúen determinaciones reales del tiempo de fraguado. No deben hacerse ensayes de penetración a una distancia menor de 0.6 cm de alguna penetración anterior, ni distantes menos de 1.0 cm de la pared interior del molde.
2.1.1.7. Organización de la práctica. Se formaran equipos con un máximo de 4 alumnos, al cual se le destinara una hora para hacer su práctica, pudiendo repetirla cuantas veces lo deseen en ese lapso, variando la cantidad de agua; Debido a que semanalmente solo se tienen dos horas de práctica, los grupos tendrán que hacer sus trabajos en horarios diferentes ya sea en la mañana o en la tarde, como se explica en Programa de Prácticas de la Pág. IV
2.1.1.8. Recopilación de datos: Se anotaran las cantidades de agua suministradas al cemento (500 gr por ejemplo) para cada prueba que se haga, debiendo anotarse la apariencia, plasticidad, consistencia como datos que nos permitan posteriormente repetir la prueba y obtener los resultados deseados
2.1.1.9. Resultados y conclusiones de la práctica: Los resultados de todos los ensayes de penetración deben registrarse y. por interpolación, determinarse el tiempo que corresponde a una penetración de 25 mm. Este es el tiempo de fraguado
2.1.1.10. Evaluación. Se les pedirá a los alumnos que hagan un reporte sobre la práctica. El reporte se sumara a los de otras prácticas, para formar el VP (Valor ponderativo), como se indica en Relación de la calificación del curso práctico, en la Pág. XIV
2.1.2. Titulo de la práctica. Tiempo de fraguado de cemento hidráulico por medio de las agujas de Gillmore.
2.1.2.1. Práctica Nº 6
2.1.2.2. Objetivo de la práctica: Determinar el tiempo de fraguado del cemento portland utilizando el aparato de Gillmore,
2.1.2.3. Introducción. Cuando el cemento y el agua entran en contacto, se inicia una reacción química exotérmica que determina el paulatino endurecimiento de la mezcla.
Dentro del proceso general de endurecimiento se presenta un estado en que la mezcla pierde apreciablemente su plasticidad tornándose difícilmente manejable; tal estado corresponde al fraguado inicial de la mezcla. Al continuar el endurecimiento normal de la mezcla, se presenta un nuevo estado en el cual la consistencia ha alcanzado un valor muy apreciable; este estado se denomina fraguado final y se determina, al igual que el fraguado inicial, por medio de las agujas de Vicat o de Gillmore.
La determinación de estos dos estados, cuyo lapso comprendido entre ambos se llama tiempo de fraguado de la mezcla, es muy poco precisa y solo debe tomarse a titulo de guía comparativa.
El tiempo de fraguado se afecta no solo por el porcentaje y temperatura del agua empleada y cantidad de amasado que haya recibido la pasta, sino también por la temperatura y humedad del aire, de ahí que su determinación es solo aproximada.
2.1.2.4. Equipos para la práctica.
Aparato de Gillmore
Balanza. Deberá cumplir con el siguiente requisito: para un peso de 1000 gr. se permitirá una variación máxima de ± 1.0 g
Pesas
Probetas graduadas.
Temperatura y humedad. La temperatura ambiente del laboratorio, del cemento seco y de las agujas Gillmore deberá mantenerse entre 20 y 27º C. La del agua de mezclado y de la cámara húmeda no variara de 23º C en mas de ± 2º C La humedad relativa del laboratorio no será inferior a 50 %, y la de la cámara húmeda no inferior a 90 %.
2.1.2.5. Materiales para la práctica. Preparación de la pasta de cemento. Siguiendo el procedimiento descrito en 1.1.1 mézclense 500 g de cemento con el porcentaje de agua[10] requerido para obtener la consistencia normal (1.1.2.)
2.1.2.6. Desarrollo de la práctica.
Procedimiento.
a) Moldeado del espécimen de prueba. Con la pasta de cemento preparada como se indico en el inciso anterior y sobre una placa de vidrio cuadrada, plana y limpia, de aproximadamente 10 cm por lado, hágase una pastilla de poco más o menos 7.5 cm de diámetro y 1.3 cm de espesor constante en la zona central, disminuyendo hacia los bordes. Para moldearla aplástese primero la pasta de cemento sobre el vidrio y fórmese después moviendo la cuchara desde los bordes hacia el centro aplanando a continuación la parte central superior. Se coloca la pastilla en la cámara húmeda y se mantiene ahí, salvo cuando vayan a efectuarse determinaciones del tiempo de fraguado.
b) Determinación del tiempo de fraguado. Al determinar el tiempo de fraguado, manténganse las agujas en posición vertical y pónganse en contacto ligeramente con la superficie de la pastilla. Considérese que el cemento ha alcanzado su fraguado inicial cuando la pastilla soporte la aguja Gillmore inicial, sin que se marque huella apreciable. Se considera que el cemento ha alcanzado su fraguado final cuando la pastilla soporte la aguja Gillmore final, sin que se marque huella apreciable.
2.1.2.7. Organización de la práctica. Se formaran equipos con un máximo de 4 alumnos, a los cuales se les destinara una hora para hacer su práctica, pudiendo repetirla cuantas veces lo deseen en ese lapso, variando la cantidad de agua; Debido a que semanalmente solo se tienen dos horas de práctica, los grupos tendrán que hacer sus trabajos en horarios diferentes ya sea en la mañana o en la tarde, como se explica en Programa de Prácticas de la Pág. IV. si no se cuenta en el laboratorio con el Equipo suficiente para los grupos
2.1.2.8. Recopilación de datos: Los resultados de todos los ensayes de penetración deben registrarse y. por interpolación, determinarse el tiempo que corresponde a una penetración nula, es decir cuando la pastilla soporte la aguja de Gillmore inicial sin que se marque huella apreciable. Este es el tiempo de fraguado
2.1.2.9. Resultados y conclusiones de la práctica Considérese que el cemento ha alcanzado su fraguado inicial cuando la pastilla soporte la aguja Gillmore inicial, sin que se marque huella apreciable. Se considera que el cemento ha alcanzado su fraguado final cuando la pastilla soporte la aguja Gillmore final, sin que se marque huella apreciable.
2.1.2.10. Evaluación. Se les pedirá a los alumnos que hagan un reporte sobre la práctica. El reporte se sumara a los de otras prácticas, para formar el VP (Valor ponderativo), como se indica en Relación de la calificación del curso práctico, en la Pág. IV
2.1.3. Titulo de la práctica. Fraguado falso del cemento portland.
2.1.3.1. Práctica Nº 7
2.1.3.2. Objetivo de la práctica: Verificar si el cemento presenta tendencia al fraguado falso, para evitar el incremento indiscrimando de agua que provoca un incremento de agrietamiento, bajas resistencias o contenido errático de aire incluido.
2.1.3.3. Introducción. Este método incluye la determinación del fraguado falso en pasta de cemento portland.
Definiciones: Fraguado falso. Es el desarrollo de rigidez en pasta, mortero o concreto elaborados con cemento portland sin que se genere mucho calor; tiene como característica que la rigidez puede desaparecer y recuperarse la plasticidad mediante mezclado adicional sin agregar agua. Generalmente se presenta entre 1 a 5 minutos después del mezclado.. Pasa desapercibido en obras donde se surte el concreto por medio de camiones revolvedoras o cuando el concreto es mezclado en una planta central y agitado camino a la obra.
Fraguado instantáneo. Es el desarrollo rápido de rigidez en pasta, mortero o concreto elaborados con cemento portland, acompañado generalmente de una considerable generación de calor; esa rigidez no desaparece ni puede recuperarse la plasticidad com mezclado adicional sin agregar agua.
2.1.3.4. Equipos para la práctica.
· Aparato de Vicat
· Balanza que cumpla con el siguiente requisito: para un peso de 1,000 g. se permitirá una variación máxima de ± 1.0 g
· Probetas graduadas.
· Llana metálica.
· Batidora, tazón y paleta.
Temperatura y humedad. La temperatura del ambiente en el laboratorio, de los materiales secos, paleta y tazón deberá mantenerse entre 20 y 27°C. La del agua de mezclado no variará de 23º C en mas de ± 2º C. La humedad relativa en el laboratorio no será inferior al 50 %.
2.1.3.5. Materiales para la prueba. 500 g de cemento portland, agua recién destilada.
2.1.3.6. Desarrollo de la práctica.
a) Preparación de la pasta. Se mezclan 500 g. De cemento con agua suficiente para producir una pasta que tenga una penetración inicial de 34 ± 4 mm, usando el siguiente procedimiento.
1. Se coloca toda el agua de mezclado en el tazón.
2. Se agrega el cemento al agua permitiendo que la absorba durante 30 seg.
3. Se pone en marcha la batidora y se mezcla a baja velocidad (140 ± 5 r.p.m.) durante 30 seg.
4. Se detiene la batidora por 15 segundos tiempo durante el cual se raspa y regresa a la pasta cualquier porción que se haya adherido en las paredes del tazón.
5. Se hace funcionar la batidora a velocidad media (285 ± 10 r.p.m.), y se mezcla durante 2 minutos y 30 segundos.
b) Moldeado del espécimen de prueba. Con las manos enguantadas, debe formarse rápidamente una bola con la pasta de cemento e introducirse, presionando con la palma de la mano. Por la boca mayor del anillo cónico, G, del aparato de Vicat, el cual se sostendrá con la otra mano Después de llenar completamente el anillo con la pasta, debe quitarse el exceso de esta de la boca mayor del anillo mediante un movimiento sencillo de la palma de la mano. Se coloca el anillo descansando en su base mayor sobre una placa de vidrio, H, retirando a su vez el exceso de pasta de la boca menor mediante una pasada oblicua con una cuchara de albañil que se mantendrá ligeramente inclinada. Si es necesario, alísese la cara superior del espécimen dando una o dos pasadas ligeras con el borde de la cuchara.
Téngase cuidado de no comprimir la pasta durante la operación de enrasado y alisado.
c) Determinación de la penetración inicial. Se coloca la pasta (que estará dentro del molde cónico y sobre la placa de vidrio H) debajo de la barra B, cuyo extremo, C, debe ponerse en contacto con la pasta, en un lugar que diste de la orilla aproximadamente un tercio del diámetro del molde., y se aprieta el tornillo sujetador. Después, se mueve el indicador móvil, F, hasta la marca cero superior se la escala y se suelta la barra, exactamente 20 seg después de haber concluido el mezclado. El aparato deberá estar completamente exento de vibraciones durante la prueba. Se considera que la pasta tiene la consistencia adecuada cuando la barra penetra hasta un punto situado 34 ± 4 mm debajo de la superficie original, 30 seg después de haber sido soltada. Háganse varias pastas tentativas variando el porcentaje de agua hasta obtener la consistencia indicada, o sea la penetración inicial. Durante el intervalo de 30 seg para la penetración inicial, debe regresarse el exceso de pasta al tazón y cubrirse este y la paleta con una tapa.
d) Determinación de la penetración final. Después de terminar la lectura inicial, se retira el émbolo de la pasta y se limpia; a continuación, se colocan molde y pasta en una posición distinta. Esta operación deberá realizarse alterando lo menos que sea posible la pasta confinada en el molde de Vicat. Se pone en contacto el émbolo con la superficie de la pasta, se aprieta el tornillo sujetador, y se lleva el indicador móvil al cero superior de la escala. Suéltese el émbolo por segunda vez 5 minutos después de haber terminado el periodo de mezclado, y determínese la penetración final a los 30 seg de haber soltado el émbolo.
2.1.3.7. Organización de la práctica: Se formaran equipos con un máximo de 4 alumnos, al cual se le destinara una hora para hacer su práctica, pudiendo repetirla cuantas veces lo deseen en ese lapso, variando la cantidad de agua; dependiendo del uso que se le dé a el material preparado en la práctica, (determinar la consistencia normal por ejemplo), se les permitira utilizar el laboratorio por otra hora más. Debido a que semanalmente solo se tienen dos horas de práctica, los grupos tendrán que hacer sus trabajos en horarios diferentes ya sea en la mañana o en la tarde, como se explica en Programa de Prácticas de la Pág. IV
2.1.3.8. Recopilación de datos. Informe, El porcentaje de penetración debe presentarse en la siguiente forma:
Penetración inicial, en mm . . .
Penetración final, en mm
Penetración final, en porcentaje:
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Procedimiento de remezclado. Si las penetraciones determinadas indican que el cemento se endurece rápidamente, se puede obtener la información sobre la naturaleza de este endurecimiento, mediante las siguientes pruebas.
a.- Al terminar la medición de la penetración que tiene lugar a los 5 minutos, regrésese inmediatamente la pasta del molde al tazón.
b.- Se pone en marcha la batidora, se eleva el tazón hasta la posición de mezclado y se remezcla su contenido a velocidad media durante 1 min.
c.- Finalmente, se llena el molde y se procede a determinar la penetración como se indico en párrafos anteriores
2.1.3.9. Resultados y conclusiones de la práctica. Interpretación de resultados. Un fraguado falso severo puede causar dificultades desde el punto de vista de colocación y manejo; sin embargo, no es probable que haya problemas cuando el concreto se mezcla durante un tiempo mayor que el usual, como ocurre en revolvedoras montadas en camiones, o cuando se remezcla antes de colocarlo o transportarlo, como sucede en las operaciones para bombear concreto. El efecto del fraguado falso se hace mas notable al mezclar el concreto en revolvedoras estacionarias durante periodos cortos de tiempo y transportarlo hasta los moldes mediante un equipo que no lo agite, como sucede en algunos trabajos de pavimentación.
El fraguado falso, en sí, no tiene efectos perjudiciales sobre la calidad del concreto; sin embargo, concretos elaborados con cementos de fraguado falso severo, usualmente requieren algo mas de agua de mezclado para producir una determinada consistencia[11] por lo que puede esperarse que resulten resistencias ligeramente menores y una mayor contracción por secado.
Un fraguado instantáneo, lo suficientemente severo como para causar dificultades desde el punto de vista de colocación y manejo, generalmente es causa de que el cemento no cumpla con los requisitos para el tiempo de fraguado señalado anteriormente.
2.1.3.10. Evaluación. Se les pedirá a los alumnos que hagan un reporte sobre la práctica. El reporte se sumara a los de otras prácticas, para formar el VP (Valor ponderativo),como se indica en Relación de la calificación del curso práctico, en la Pág. XIV
2.2. Cemento hidráulico portland (En polvo)
2.2.1. Titulo de la práctica. Finura del cemento portland mediante el aparato de Blaine de permeabilidad al aire.
2.2.1.1. Práctica Nº 8.
2.2.1.2. Objetivo de la práctica. Aclarar los conceptos fundamentales utilizados en Ingeniería Civil, sobre finura y sus efectos en el fraguado del cemento, para comprender adecuadamente el proceso de fraguado y la rapidez que se da en función de los tamaños de las partículas de cemento hidráulico portland.
2.2.1.3. Introducción. A menudo se utilizan conceptos muy generales para explicar fenómenos, situaciones, eventos, o procesos específicos; con esta práctica pretendemos que el alumno comprenda cual es el concepto de finura, determinando el Nº de Blaine, en cemento hidráulico portland normal y cemento hidráulico portland rápido. Este método de prueba incluye el aparato de Blaine de permeabilidad al aire, y el procedimiento para determinar la finura del cemento hidráulico portland, en términos de la superficie específica, expresada como área total superficial en centímetros cuadrados por gramo de cemento. Aunque el método puede usarse y ha sido usado, para determinar medidas de la finura de otros materiales, debe entenderse que, en general; más bien se obtienen valores de finura relativos y no absolutos.
2.2.1.4. Equipo para la práctica.
Aparato de Blaine.
Cronómetro.
2.2.1.5. Materiales para la práctica. Mercurio (Para calibrar el aparato), cemento hidráulico portland normal Tipo I, para la muestra patrón y cemento hidráulico portland rápido Tipo III para el ensayo comparativo.
2.2.1.6. Desarrollo de la práctica. (El siguiente procedimiento debe seguirse para la calibración del aparato de Blaine)
. Se seguirá el siguiente procedimiento:
a) Temperatura del cemento. Al efectuar la prueba, la muestra de cemento deberá estar a la temperatura ambiente del laboratorio.
b) Tamaño de la muestra de prueba. El peso de la muestra[12] que se emplee en la prueba será el mismo que el usado en las de calibración sobre la muestra patrón,[13] pero cuando se determine la finura de un cemento portland Tipo III, o cualquier otro tipo de cemento finamente molido, (Puzolánico, por ejemplo) cuyo volumen correspondiente a este peso sea tan grande que la presión ordinaria del pulgar no alcance para poner en contacto el anillo del émbolo con el extremo superior de la celda, el peso de la muestra será el necesario para producir una capa de prueba que tenga una porosidad de 0.530 ± 0.055.
c) Preparación de la capa de cemento. La capa de cemento deberá preparase de acuerdo al método descrito en el inciso e) de calibración del aparato de Blaine,
d) Pruebas de permeabilidad. Se harán de acuerdo con el método descrito en el inciso f) de calibración del aparato de Blaine Capitulo 5 de este manual, pero solo es necesario efectuar una determinación del tiempo de flujo en cada una de dos capas de cemento preparadas.
2.2.1.7. Organización de la práctica. Como podemos ver en las especificaciones del Capitulo 5, para el aparato de Blaine, este es relativamente muy simple, pero debe de ir conectado a un pequeño compresor, que es el que proporciona el aire; si se cuenta en el laboratorio con varios aparatos de estos, es posible hacer equipos de trabajo equivalentes a cada uno de ellos; por lo tanto la organización de la practica estará en función del numero de alumnos que integran el grupo y del equipo disponible.
2.2.1.8.
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Recopilación de datos. El cálculo de los valores de la superficie específica deberá hacerse de acuerdo con las fórmulas siguientes:
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Donde:
S superficie específica de la muestra de prueba, en cm2/g
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Ss superficie específica de la muestra patrón usada en la calibración del aparato, en cm2/g.
T intervalo de tiempo medido de la caída de presión en el manómetro para la muestra, en seg.
Ts intervalo de tiempo medido de la caída de presión en el manómetro para la muestra patrón usada en la calibración del aparato, en seg.
h viscosidad del aire a la temperatura de prueba de la muestra de prueba, en poises.
hs viscosidad del aire a la temperatura de prueba de la muestra patrón usada en la calibración del aparato, en poises.
e porosidad de la capa preparada de la muestra de prueba.
es porosidad de la capa preparada de la muestra patrón usada en la calibración del aparato.
r densidad aparente de la muestra de prueba (para cemento portland se usará 3.15 g/cm3)
rs densidad aparente de la muestra patrón usada en la calibración del aparato.(se supone 3.15 g/cm3)
Las ecuaciones 3 y 4 se usarán para calcular la finura de cementos portland compactados hasta la misma porosidad que la muestra patrón de finura. Si la temperatura de prueba de la muestra de ensaye está dentro de la temperatura de la prueba de calibración ± 3ºC, se empleará la ecuación 3; si la temperatura de prueba de la muestra de ensaye está fuera de ese intervalo, entonces se utilizará la ecuación 4.
Las ecuaciones 5 y 6 se usarán para calcular la finura de cementos portland compactados hasta una porosidad distinta de la correspondiente a la muestra patrón de finura usada en la prueba de calibración. Si la temperatura de prueba de la muestra de ensaye está dentro de la temperatura de la prueba de calibración de la muestra patrón ±3ºC, se empleará la ecuación 5; si la temperatura de prueba está fuera de ese intervalo, entonces se utilizará la ecuación 6.
Las ecuaciones 7 y 8 se usarán para calcular la finura de materiales que no sean cemento portland. Cuando la temperatura de prueba de la muestra de ensaye esté dentro de la temperatura de la prueba de calibración ±3ºC, se empleará la ecuación 7; cuando la temperatura de prueba de la muestra de prueba quede fuera de ese intervalo, entonces se utilizará la ecuación 8.
2.2.1.9. Resultados y conclusiones de la práctica. Los valores promedio de la finura de las dos pruebas de permeabilidad se deben incluir en un informe siempre y cuando concuerden entre sí en dos por ciento o menos. De no presentarse tal concordancia, entonces se desecharán los valores y se repetirá la prueba.[14]
[1] Referencias DGN C 85 y ASTM C 305
[2] DGN C 61 y ASTM C 109
[3] Al limpiar los moldes puede resultar difícil quitar la mezcla de parafina y resina que se específica para sellar las juntas entre estos y las placas de base. No obstante que es posible usar parafina pura si se garantiza una junta impermeable, a causa de su baja resistencia únicamente deberá emplearse cuando el molde no esté sujeto a la base solo mediante la parafina. Puede lograrse una junta impermeable con parafina pura, calentando ligeramente el molde y la placa de base antes de cepillar la junta. Debe permitirse que los moldes tratados en esta forma vuelvan a la temperatura especificada antes de usarse.
[4] Como guía para elaborar el mortero tentativo inicial, el porcentaje de agua, en peso, respecto a la cantidad de cemento portland para producir la fluidez especificada, puede ser aproximadamente de 47 o 49 %, según que el cemento tenga o no inclusor de aire, respectivamente.
[5] Cuando inmediatamente se elabore una mezcla por duplicado para especímenes adicionales, puede omitirse la prueba de fluidez; en tal caso, se permitirá que el mortero repose en el tazón de mezclado durante 90 seg. y después se remezclará durante 15 seg. a velocidad media, antes de empezar a moldear los especímenes.
[6] Si las caras cargadas del espécimen no son totalmente planas, se obtienen resultados mucho menores que la resistencia verdadera. Por consiguiente, es indispensable que los moldes se conserven escrupulosamente limpios; de lo contrario, se presentaran irregularidades importantes en las superficies. Los instrumentos que se utilicen etc. Seguir escribiendo de la pagina 37
[10] Debe emplearse agua recién destilada.
[11] Esto se evita aumentando el tiempo de mezclado.
[12] Cuando se utilice este método en materiales que no sean cementos portland, o si para un cemento portland no es posible lograr las porosidades indicadas en este inciso, el peso de la muestra deberá ajustarse de modo que se produzca una capa dura mediante el proceso de compactación. Si embargo, en ningún caso deberá usarse una presión mayor que la del pulgar para conseguir la capa adecuada ni tampoco una presión del pulgar tal, que el émbolo se regrese de la celda cuando la presión se retire.
[13] Remitimos al lector al Capitulo 5, donde en las especificaciones del aparato de Blaine, mencionamos como se debe de calibrar.
[14] El que no concuerden los valores hace necesaria la verificación del procedimiento y del aparato. Hay que tener cuidado en la preparación de las capas de prueba, y tomar precauciones para garantizar que la conexión entre la celda de permeabilidad y el brazo del manómetro sea hermética.
