Instituto Tecnolgico de Costa RicaEscuela de Ingeniera en ConstruccinLaboratorio de concreto CO-3404 Grupo 1

Informe 1. Consistencia normal de cemento hidrulico

Subgrupo 3Adriana Diaz Bolaos 201037725

Joselin Bolaos Berrocal 201230411Pablo Quesada Campos 201255974Randall Valverde Molina 201256357

Profesor: Ing. Rommel Lezing Cuevas Kauffmann

Agosto 6, 2014Semestre 02, 2014

1. RESUMEN

La prctica a realizar es la prueba de consistencia normal indicada en la norma de ASTM, con el objetivo principal de analizar y razonar el comportamiento de los materiales relacin agua/cemento, esto para elevar el factor de seguridad, eficiencia y uso ptimo, en la estructura de concreto hidrulico que utilice el cemento hidrulico como aglutinante.La prueba aplicada consiste en determinar la consistencia normal de la pasta de cemento hidrulico, la cual se utiliza principalmente para la determinacin de la cantidad de agua que debe proporcionarse a determinado peso de cemento hidrulico. Primeramente se realiza el mezclado de los materiales (agua/cemento) utilizando una mezcladora por 30 segundos a velocidad baja. Posterior a esto se realiza un raspado de paredes del recipiente para evitar desperdicio de material en bordes, adems de dar un reposo de 15 segundos a la misma. Finalmente se vuelve a mezclar en velocidad media por 60 segundos. Se forma una pelota con la mezcla obtenida y se lanza de mano a mano 12 veces, 6 veces por cada mano. Seguido a esto se coloca en el recipiente cono truncado; todo esto en un lapso de 30 segundos y se procede a realizar la prueba con la aguja de Vicat. Este lo penetra y se toma el primer dato, y al transcurrir 30 segundos se vuelve a realizar la toma de dato de la penetracin.La medida obtenida en el paso anterior se compara con respecto al (101)mm estipulado como parmetro ideal de comparacin para obtener las conclusiones respectivas, ya sea que el dato cumpla las especificaciones, o bien; existan factores como humedad relativa, temperatura y otros que hayan incidido en un resultado errneo y fuera del rango.

2. INTRODUCCIN

En la actualidad una gran mayora de construcciones poseen un denominador en comn, el cual es que estn directamente ligadas al uso del concreto hidrulico; por lo cual es de suma importancia conocer a detalle el tipo de cemento hidrulico que se est utilizando al momento de realizar la mezcla, as como su consistencia normal y otras caractersticas propias dependiendo de las especificaciones tcnicas y requerimientos en la construccin.El propsito principal de esta prctica es determinar en el laboratorio la consistencia normal de la pasta de cemento hidrulico y aplicar la norma ASTM C-187 de consistencia normal de la pasta de cemento hidrulico; esto para conocer la relacin agua/cemento que debe proporcionarse para obtener las mejores condiciones de manejo y trabajabilidad de la misma. Adems comprende el conocimiento del equipo a utilizar durante el laboratorio, procedimiento de la elaboracin de la pasta, condiciones ambientales presentes, precisin y clculos obtener para la consistencia normal.La Consistencia normal del cemento se refiere a la cantidad o proporcin de agua que debe agregarse a determinada masa de cemento de tal forma que cree una pasta de cemento hidrulico en la cual se obtenga una penetracin de (101)mm mediante el uso de la prueba de aguja de Vicat. Es decir la movilidad de la pasta fresca de cemento o su habilidad de fluir.La aguja de Vicat consiste en un marco que tiene una varilla mvil, con un peso de 300g, sujeto a un vstago el cual presenta distintas puntas con diferentes dimetros introducindose en la mezcla para realizar medidas de pruebas varias, las cuales son ledas en una placa graduada en milmetros; y que son tomadas a un tiempo posterior determinado por la norma.El procedimiento comprende una vez que se da el mezclado de materiales, la realizacin del colocado de la pasta en un cono truncado rgido que descansa sobre una placa de base cuadrada y realizar la prueba de penetracin con la aguja de Vicat. Cabe resaltar que debe seguirse el procedimiento indicado correctamente para la fabricacin de una mezcla homognea permitiendo de esta manera que la reaccin qumica ocurra completamente y los procesos qumicos sean los adecuados. Adems debe cumplirse con las condiciones ambientales especificadas en la norma, as como tambin con los tiempos de mezclado y de obtencin de datos establecidos, esto para lograr resultados consistentes y de esta manera evitar posibles errores o alteraciones en la pasta.

3. MARCO CONCEPTUAL

3.1 Generalidades sobre el cemento

Es importante tomar en cuente que este ensayo se realiza con pasta de cemento hidrulico y que no se considera concreto hidrulico por la falta de agregados, ya que es comn que se confundan estos dos conceptos, el de concreto y cemento. Para una mayor comprensin y desarrollo del ensayo, aclararemos los conceptos con la siguiente cita: El cemento es un polvo qumico seco que, cuando se mezcla con agua, reacciona lentamente para formar un nuevo compuesto duro y consistente; el concreto es una mezcla que debe contener por lo menos cemento, agua y agregados de diversos dimetros. El cemento y el agua forman una pasta que mantienen juntos los agregados cuando el primero endurece. e.g, (CPMB; NRMCACR, 1983).Entre los cementos hidrulicos ms utilizados tenemos el cemento tipo portland. Par describir mejor el proceso de fabricacin tenemos la siguiente cita: El proceso de fabricacin del cemento consiste en moler finamente la materia prima, mezclando minuciosamente en ciertas proporciones y calcinando en un horno rotatoria una temperatura de aproximadamente 1450C, donde el material se sintetiza y se funde parcialmente, formando bolas conocidas como Clinker. El Clinker se enfra y se tritura hasta obtener un polvo fino, despus se adiciona un poco de yeso, y el producto resultante es el cemento portland comercial que tanto se usa en todo el mundo.e.g, (Neville, 1995)

3.2 Tipos de cemento portland

Principalmente existen 5 tipos diferentes de cemento hidrulico, los cuales se detallan a continuacin: 1 Tipo I: es de uso general en construccin, o sea cuando no se requieren cualidades especiales en el mismo. Tipo II: tambin se le considera de uso general, aunque al ser modificado es una mejor opcin cuando se hace necesario un calor de hidratacin algo menor o una moderada resistencia al ataque de sulfatos. Tipo III: es de fraguado rpido y posee un alto calor de hidratacin, por lo que es el adecuado cuando se requiera una alta resistencia a temprana edad. Tipo IV: es el cemento ideal cuando se hace necesario un bajo calor de hidratacin. Tipo V: se utiliza cuando se requiere alta resistencia al ataque de sulfatos.

_______________________________________________________1 Material del curso de Concreto. Cuevas R3.3 Consistencia normal

La norma American Standard for Testing Materials (ASTM) C 187, establece que la consistencia normal se determina mediante equipo de laboratorio, utilizando el aparato de Vicat, cuando al colocar la pasta de cemento en el equipo, la penetracin del vstago (300 g) sea de (101) mm, en 30 s. En ese punto, el porcentaje de agua es el adecuado para que el cemento alcance una fluidez ptima y una plasticidad ideal. El porcentaje de agua puede variar en un rango de 26% al 32%, con respecto al peso del cemento.

El siguiente diagrama de flujo fue hecho con base en la materia del curso de laboratorio de concreto, Cuevas R.

Consistencia Normal del Cemento Hidrulico

Se define como la cantidad de agua necesaria para que la pasta de cemento alcance una fluidez ptima y una plasticidad ideal.

Se obtiene por medio del aparato de VicatCondiciones ambientales del ensayo

Temperatura del agua de mezclado: 231,7C

Temperatura del aire: entre 20 y 27,5C

Cuando la pasta alcanza una penetracin 101 mm, en 30 s

Humedad relativa: mayor a 50%

Figura 1: Diagrama de flujo de la Consistencia Normal del Cemento Hidrulico.

4. OBJETIVOS

4.1. Objetivo General

4.1.1. Realiza una serie de pruebas para determinar la consistencia normal del cemento hidrulico de acuerdo a las normas ASTM C187 Y ASTM C305.

4.2. Objetivos Especficos

4.2.1. Conocer en que radica la consistencia normal de la pasta de concreto hidrulico y estudiar un mtodo para calcularla en el laboratorio.

4.2.2. Identificar los factores que pueden afectar e interferir con los resultados del ensayo, con respecto a la norma ASTM C305 y ASTM C187.

4.2.3. Determinar el porcentaje de agua necesario en la pasta de cemento hidrulico para lograr una consistencia normal segn la norma ASTM C187.

5. MTODOS

5.1. Preparacin de la pasta de cemento, segn la Norma ASTM C-305

5.1.1. Pesar 650 g de la muestra cemento UG-RTCR.5.1.2. Establecer la cantidad de agua para la mezcla, esta debe responder a un porcentaje entre 26 y un 32% en relacin al peso del cemento.5.1.3. Colocar el agua establecida en la olla, agregar el cemento cuidadosamente y dejar reposar por 30 segundos.5.1.4. Colocar la olla y la paleta en la mezcladora mecnica y mezclar durante 30 segundos a una velocidad de 1405 rpm.5.1.5. Dejar reposar la mezcla durante 15 segundos, mientras se raspa los laterales de la olla y se reintegra al total de la mezcla.5.1.6. Se mezcla por 1 minuto a una velocidad de 285 10 rpm

5.2. Moldeo Prueba Espcimen, segn la Norma ASTM C-1875.2.1. Formar rpidamente con guantes una pelota con la pasta de cemento hidrulico preparado. 5.2.2. Seguidamente tirar 6 veces a ambos lados la pelota entre las manos con un recorrido aproximado de 150 mm para lograr producir una masa casi esfrica.5.2.3. Colocar la esfera en el extremo de mayor dimetro del anillo cnico e impulsarla hacia su interior hasta abarcar todo su volumen.5.2.4. Retirar el exceso de la pasta en el extremo de mayor dimetro del anillo con un nico movimiento de la mano y colocar el anillo en la placa de base H.5.2.5. Eliminar el sobrante de cemento en el extremo ms pequeo del anillo con una esptula y alizar la superficie sin comprimirla. 5.3. Determinacin de la consistencia5.3.1. Colocar el anillo con la placa H en el aparato de Vicat5.3.2. Localizar el extremo de la aguja de Vicat en contacto leve con la superficie de la pasta.5.3.3. Tomar la lectura inicial, la cual corresponder a penetracin inicial.5.3.4. Liberar la aguja y despus de 30 segundos volver a tomar lectura de la penetracin, que corresponder a lectura final.5.3.5. Repetir todo el procedimiento anterior 3 veces, variando el % de agua en el intervalo de 26 a 32%. Nota: El intervalo de tiempo entre el finalizado del mezclado hasta la liberacin de la aguja no debe ser mayor a 30 segundos.

6. CLCULOS

6.1. Porcentaje de agua

= 28.46%

6.2. Penetracin

6.3. Interpolacin del % de agua para penetracin de 10mm

8.0mm26.14% 12.0mm27.38%

10.0mm26.76%

7. DESCRIPCIN DEL EQUIPO REQUERIDO

7.1. Aparato de Vicat: Debe seguir la norma ASTM C187. Este aparato contiene una aguja mvil unida a un vstago con un peso de 300 g y tiene una escala graduada en milmetros.

7.2. Anillo cnico truncado de hule: Segn la normativa, la base debe tener un dimetro interno de 70mm, la parte superior un dimetro de 60 mm y una altura de 40 mm. El material debe ser no corrosivo y no absorbente.

7.3. Mezclador mecnico: Con dos velocidades, una baja de 1405 rpm y una velocidad media de 28510 rpm.

7.4. Balanza digital: La balanza utilizada en la realizacin de este ensayo tiene una incertidumbre de 0,01g.

7.5. Probeta: De capacidad de 250ml con una incertidumbre de 0,1ml.

7.6. Paleta: Debe ser plano y tener un borde afilado con una longitud entre 100 y 150 mm.

7.7. Cronmetro

7.8. Medidor de temperatura y humedad ambiental

8. MATERIALES

8.1. Cemento UG-RTCR8.1.1. Minerales Hidrulicos + Yeso > 70%8.1.2. Minerales Activos > 15%8.1.3. Otros Minerales > 5%

8.2. Agua

9. RESULTADOS

A continuacin se presenta un cuadro que sintetiza los datos elaborados en el laboratorio junto a los resultados de los clculos obtenidos a partir de los mismos para la determinacin de consistencia del cemento de alto desempeo UG- RTCR.

NAGUA(1 ml)UG-RTCR(0.01 g)AGUA%LECT.INICIAL(0.5 ml)LECT.FINAL(0.5 ml)PENETRACION(0.7 ml)TEMP.AMB( 0.1 C)TEMP.AGUA( 0.1 C)

1170650.4126.1418.026.08.023.021.0

2158650.2024.3018.520.52.023.021.3

3178650.1227.3819.531.512.022.721.4

4185650.0328.4619.036.017.022.821.6

CUADRO 1. Datos experimentales para la determinacin de consistencias para pastas de cemento hidrulico UG-RTCR.

El grfico a continuacin demuestra el comportamiento del cemento UG- RTCR y su consistencia, respecto al porcentaje de agua dosificado. Del mismo modo se determina cual es el % de agua requerido para tener como resultado una consistencia normal, es decir una penetracin de 101mm.

14

12. RECOMENDACIONES

Evitar tener contacto con la mesa donde se disea la mezcla para no ocasionar vibraciones cuando se mide la penetracin del vstago porque puede causar errores en mayor o menor medida. Tomar en cuenta el buen uso de los equipos, como tener la cuchara y olla secas antes de empezar la prueba ya que esto puede afectar la humedad. Siempre verificar la fecha el cemento ya sea adquirida como de embalado para asegurarnos de una buen rendimiento de este Agregar cuidadosamente el cemento al agua para evitar prdidas de material. Considerar que haber tenido un mayor nmero de pruebas ayuda tener un mejor anlisis y comportamiento de la grfica (%Agua vs Penetracin) Generalmente se debe realizar la prueba en un espacio controlado donde se regule la humedad relativa, la temperatura del ambiente y la temperatura del agua que en este caso la humedad relativa no pudo medir debido a que no se tena el instrumento. Realizar la prueba de la misma manera que se establece en las normas, como lo son: tiempos, equipo de trabajo etc.

13. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Concrete Plant Manufacturers Bureau; National Ready Mixed Concrete Association Committee on Research, Engineering and Standards. 1983. PRODUCCION DE GRANDES VOLMENES DE CONCRETO. Primera edicin.

ASTM C187, A. S. (2013). Standard Test Method forAmount of Water Required for Normal Consistency of Hydraulic Cement Paste.

ASTM C305, A. S. (2013). Standard Practice for Mechanical Mixing of Hydraulic Cement Pastes and Mortars of Plastic Consistency1.

Neville, A. M. (1995). Tecnologa del Concreto. Mxico: Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto.

Cuevas, R. (2014), Material del curso de concreto.

Cuevas, R. (2014), Material del curso de laboratorio de concreto.