“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES Seguridad Alimentaria”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION CONSTRUCCION
2013
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES Informe Nº 2: ENSAYOS DE FRAGUA Y RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CEMENTO Docente: ING. CARLOS ALBERTO VILLEGAS MARTINEZ Alumnos: CARDENAS BARRIGA, Pablo Gonzalo
20120017B
GOMEZ MORALES, Irving Arnold
20124026F
ORTIZ GALINDO, Kevin Anthony
20122002B
READI JAIME, Hussein Esau
20124003F
REGALADO ESPINOZA, Marck Steewar
20120171ª
RUIZ OVALLE, Walter Fernando
20124074K
Curso: EC611 – J J Ciclo: 2013-II
[Escribir texto]
Benji Página 1 Laboratorio de ensayo de materiales. Hewlett-Packard 01 01 2 013
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INDICE 1. INTRODUCCION…………………………………………………………...Pág. 03 2. OBJETIVOS………………………………………………………………..….Pág. 04 2.1. Objetivos Generales………………………………………………..Pág. 04
2.2. Objetivos Específicos……………………………………………….Pág. 04
2. DEFINICIONES……………………………………………………………….Pág. 04 4. ENSAYO I, Consistencia normal y fragua del cemento.....Pág. 05 4.1. Mezcla de los materiales…………………………………………Pág. 05 4.2. Pasta de consistencia normal………………………………....Pág. 05
4.3. Tiempo de fragua…………………………………………………….Pág. 05 5. ENSAYO II, Resistencia a la compresión………………………...Pág. 07
5.1. Dosificación……………………………………………………..………Pág. 07 5.2. Ensayo de fluidez……………………………………………………..Pág. 07 5.3. Llenado del molde cúbico………………………………………..Pág. 09 5.4. Medición de la resistencia a la compresión……………..Pág. 11
6. CONCLUSIONES……………………………………………………………..Pág. 14
7. ANEXOS………………………………………………………………………..Pág. 16
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1. INTRODUCCIÓN El presente informe trata acerca de las principales propiedades del cemento, definido como un aglomerante conformado por calizas y arcillas calcinadas, y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecer al contacto con el agua. En el Perú la Industria Peruana del Cemento, inicia su actividad productiva en el año 1924, con la puesta en marcha de la Planta Maravillas, propiedad de la Compañía Peruana de Cemento Portland. Hasta mediados de siglo, el consumo en otras regiones fue muy reducido, abasteciéndose mayormente por la importación. El monopolio que de hecho existía en el país en el sector cemento, centralizado enla región capital, fue roto con la formación de dos empresas privadas descentralizadas, Cementos Pacasmayo S.A., en 1957 y Cemento Andino S.A. en1958. En la actualidad, en el Perú, existen 7 empresas productoras de cemento, entreellas: Cemento Lima, Cemento Pacasmayo, Cemento Andino, Cemento Yura, Cemento Sur, Cemento Selva y Cemento Inca.
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2. OBJETIVOS 2.1. Objetivos generales Conocer las principales propiedades del cemento, aprender los procedimientos de laboratorio para poder calcularlas. 2.2. Objetivos específicos Encontrar la consistencia de la pasta de cemento. Estudiar el tiempo de fragua de la pasta de cemento con la penetración producida por la aguja Vicat. Encontrar la fluidez del mortero de cemento. Conocer la resistencia del mortero de cemento que paso la prueba de fluidez.
3. DEFINICIONES
Pasta de cemento: Mezcla de cemento y una cantidad de agua. Mortero de cemento: Mezcla del cemento, agua y arena. Aparato Vicat: Aparato utilizado para medir la consistencia y fragua de una pasta de cemento. Mesa de fluidez: Aparato sobre el cual se expande la mezcla y mediante sacudidas verticales se calcula la fluidez. Mixer: Aparato para mezclar el cemento, agua y agregados. Fragua: Es la pérdida de plasticidad de una pasta de cemento, mortero o concreto. Tiempo de fragua inicial: Se considera al tiempo cuando la aguja penetre 25mm. de profundidad sobre la pasta elaborada. Tiempo de fragua final: Se considera al tiempo cuando la aguja no penetra la pasta.
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Aparato Vicat.
Mesa de fluidez.
4. ENSAYO I. Consistencia normal y fragua del cemento 4.1. Mezcla de los materiales Pesamos 650gr de cemento Sol tipo 1, pasada por el tamiz Nº16 y una cantidad de agua, en nuestro caso de 163.5ml, los mezclamos con ayuda del Mixer.
4.2. Pasta de consistencia normal Se llena un molde cónico con la pasta de cemento sin comprimir y se enrasa con una plancha metálica. Se considera una pasta de consistencia normal cuando la sonda del aparato Vicat penetre 10 ± 1 mm sobre la pasta. En nuestro caso la sonda penetro 9mm. Por lo tanto se considera una pasta de consistencia normal. 4.3. Tiempo de fragua de una pasta de consistencia normal Para realizar este ensayo se utiliza la dosificación en la pasta de consistencia normal y la aguja del aparato Vicat. 2012-II
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Aguja del Aparato Vicat.
Con la pasta utilizada en el ensayo de consistencia normal, procedemos a colocarla en el recipiente cónico, la colocamos cobre un vidrio, la enrazamos y la ponemos debajo del aparato Vicat. Regulamos la regla de la aguja en 0, la soltamos y medimos la penetración. Repetimos este proceso cada 30 minutos hasta observar un cambio considerable, a partir del cual se deberá disminuir el intervalo de tiempo entre ensayos, hasta que no exista penetración. Tabla de datos
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Hora
Tiempo (minutos)
Penetración (mm.)
10:29 a.m.
0
40
10:59 a.m.
30
40
11:29 a.m.
60
39.5
12:29 p.m.
120
38
12:39 p.m.
130
36
12:49 p.m.
140
20
12:59 p.m.
150
15.5
01:09 p.m.
160
5.5
01:19 p.m.
170
3.5
01:29 p.m.
180
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Gráfica Penetración vs. Tiempo.
Gráfico Penetración vs Tiempo 45 40 ) 35 m m30 ( n ó i 25 c a 20 r t e ^ 15 ^ e 10 P
5 0 0
50
100
150
200
Tiempo (min)
Con los valores de esta gráfica podemos calcular los tiempos de fragua inicial y final:
Tiempo de fragua inicial = 137min Tiempo de fragua final = 180min
5. ENSAYO II. Resistencia a la compresión en mortero de cemento 5.1. Dosificación Mezclamos 500gr. de cemento Lima tipo V pasada por el tamiz Nº16, con 1375gr. de arena pasada por el tamiz Nº 8 y una cantidad óptima de agua, en nuestro caso fue 325ml.
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5.2. Ensayo de fluidez Se realiza para encontrar la cantidad óptima de agua usando la mesa de fluidez o mesa de sacudidas, el procedimiento es el siguiente: Cuando los materiales se hayan mezclado, se procede a llenar el molde cónico en 2 capas, sobre la mesa de sacudidas, aplicando 20 golpes/capa.
Luego se enrasa con la plancha metálica y se desmolda.
Se aplica 25 sacudidas con la manizuela de la mesa, luego se miden 4 diámetros distintos y se procede a calcular la fluidez con la fórmula siguiente:
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Donde:
;
La fluidez obtenida debe estar en el rango de 110 ± 5%. En el laboratorio se obtuvo:
f 7 5.3. Llenado del molde cúbico Se realiza en dos capas, aplicando 32 golpes por capa. Se sigue el proceso de golpes, mostrado a continuación, para cada capa de un molde cúbico. Los golpes aplicados van en el siguiente orden: 1
2 3 4
5
6 7 8
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4 3 2 1
5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
4 3 2 1
5 6 7 8
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El procedimiento se detalla a continuación:
Recubrimiento de la superficie del molde de los cubitos con kerosene para evitar que se la pasta se pegue.
Llenado de los cubitos por capas (4 capas), cada capa se aplica 8 golpes esto se especificó anteriormente.
Posteriormente se realiza el rasgado con la espátula para que la superficie sea lisa.
Continuamos con los demás cubitos realizando los procedimientos anteriores.
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Después de 24 horas desmolda para llevarlo proceso de curado.
se al
5.4. Medición de la resistencia a la compresión Se usa la máquina de laboratorio (PRENSA HIDRAULICA Nº 2), para medir la resistencia a la compresión de los cubos de 5x5x5cm dentro de los 30 días después de la fabricación. El procedimiento consiste en limpiar las superficiesde contacto de las placas de carga y de la probeta, colocando la probeta en la máquina de ensayoalineada y centrada. Las probetas cúbicas secolocan con la cara de llenado verticalmente Alacercar la placa superior de la máquina de ensayose debe asentarla sobre la probeta de modo deobtener un apoyo lo más uniforme posible. La cargadebe aplicarse en forma continua y sin choques avelocidad uniforme.
Retiramos los cubitos del agua y posteriormente secamos cada cubito a ensayar; elegimos la superficie (una de las 6 caras).
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Tomando las mediciones de los cubitos (en la superficie a ensayar), estas deberían de ser 5 cm pero cuando hemos medido algunas han salido más de 5 cm y otros menos de 5 cm.
Con la ayuda del técnico se realiza el ensayo de compresión del cubito.
Los resultados obtenidos fueron:
ENSAYO A LOS 3 DÍAS
Arena (m2) Carga(N) Esfuerzo (MPa)
Cubo 1
Cubo 2
0.002601 37640 14.47135717
0.0026059 36420 13.97597759
Cubo 1
Cubo 2
0.00255 49520 19.41960784
0.002601 52760 20.28450596
ENSAYO A LOS 8 DÍAS
Arena (m2) Carga(N) Esfuerzo (MPa)
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ENSAYO A LOS 15 DÍAS
Arena (m2) Carga(N) Esfuerzo (MPa)
Cubo 1
Cubo 2
0.00259578 53160 20.47939348
0.0026112 51020 19.53890931
Cubo 1
Cubo 2
0.002542575 56500 22.22156672
0.002560238 64800 25.31015189
ENSAYO A LOS 26 DÍAS Arena (m2) Carga(N) Esfuerzo (MPa)
Y con estos resultados se procede a construir la siguiente gráfica:
COMPORTAMIENTO A LA COMPRESION DEL MORTERO DE CEMENTO
n 25 o i s e 20 r p m 15 o ) c a a P10 l a ( M a 5 i c n e 0 t s i s 0 e R
5
10
15
20
25
30
Días
Se eliminó el dato a los 15 días debido a que causaba distorsión en la gráfica.
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6. CONCLUSIONES
Al rellenar los distintos moldes con las pastas realizadas, se efectúan en dos capas y dando golpes a la mezcla con la intención de eliminar la mayor cantidad de vacíos posible, recordando que este procedimiento se encuentra normado.
Para evaluar la fragua de una pasta de cemento, esta debe pasar previamente por la prueba de ser una pasta de consistencia normal, produciendo una penetración de 10±1 mm en el aparato Vicat. Una mezcla con mucha agua producirá una penetración mayor y una mezcla con poca agua un asentamiento menor.
La fragua del cemento se refiere a la pérdida de plasticidad de este, va endureciendo debido al contacto con agua, este proceso en un principio no es apreciable, pero luego de cierto periodo de tiempo
se
penetración
observa
cambios
producida
por
significativos, la
aguja
es
Vicat
cuando
la
disminuye
considerablemente respecto al inicio.
Para realizar el ensayo de la resistencia a la compresión de un mortero de cemento, este previamente debe pasar la prueba de presentar una fluidez de 110±5%.
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La resistencia a la compresión de los cubos de mortero aumenta a medida
que
permanecen
más
tiempo
bajo
agua
como
observamos en la gráfica construida.
Todos los ensayos de laboratorio estudiados en esta sección del curso se encuentran normados; las cantidades de material a utilizar, las características de los procedimientos y la duración de estos deben ser las mismas en cualquier lugar donde se realicen, ya que así se obtendrán resultados comparables, debido a que con cantidades y procedimientos distintos se logran diferentes resultados.
Los resultados de los ensayos de laboratorio estudiados en esta sección nos permiten conoces la calidad tanto de los productos utilizados como de las mezclas realizadas, estos resultados deben encontrarse dentro de cierto rango permisible.
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7. ANEXOS
Fig.2. Arena pasada por el tamiz Nº8. Fi .1. Materiales de laboratorio.
Fig.3. Peso de arena para ensayo de flexión.
Fig.4. Peso del cemento para ensayo de flexión
Fig.5. Peso del cemento para ensayo de compresión.
Fig.6. cantidad óptima de agua para la mezcla de materiales.
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Fig.7. Ensayo de fragua usando el aparato Vicat.
Fig.8. Petroleo en los moldes para que la mezcla no se pegue.
Fig.9. Moldes para vigas. Fig.10. Prensa hidráulica para ensayos de compresión.
Fig.11. Prensa hidráulica para ensayos de flexión.
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