DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DE MORTEROS DE CEMENTO HIDRAULICULO USASNDO CUBOS DE 50MM O 50.8MM DE LADO PRACTICA No. 6
Paula Andrea Chávez Calderón
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Jaime Eduardo Ramírez Medicis
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Nancy Carolina Roa Bohórquez
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Presentado a: Ing. Guillermo Toro Acuña
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Civil Laboratorio de materiales Febrero, 2013
DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DE MORTEROS DE CEMENTO HIDRAULICULO USASNDO CUBOS DE 50MM O 50.8MM DE LADO PRACTICA No. 6
Paula Andrea Chávez Calderón Jaime Eduardo Ramírez Medicis Nancy Carolina Roa Bohórquez
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Civil Laboratorio de materiales Febrero, 2013
INTRODUCCION
En el presente informe se pretende dar a conocer el método descrito por la Norma Técnica Colombia 220, el cual se realiza para identificar experimentalmente el tipo de resistencia que desarrolla el mortero de cemento hidráulico, utilizando cubos de 50mm o 50.8mm de lado. La resistencia a la compresión del mortero de cemento hidráulico se desarrolla principalmente por la hidratación del cemento, y se estudia con el fin de detectar la resistencia que desarrollara el mortero al tener una función estructural al usarse como elemento de construcción. Un ingeniero de materiales, estima este dato para reconocer el comportamiento del mortero cuando se le valla a dar algún uso, y se dosifica de acuerdo a la proporción en peso de cemento y arena.
OBJETIVOS
Identificar el método para determinar la resistencia a la compresión de morteros de cemento hidráulico. Hallar la resistencia de cubos de 50mm o 50.8mm de lado, con respecto a la carga aplicada y el área de cada cubo. Examinar la composición de morteros de cemento. Determinar el tipo de falla que presenta el cubo de mortero a causa de la fuerza aplicada. Reconocer la importancia de conocer la resistencia a la compresión de un mortero de cemento tipo hidráulico.
APARATOS
Pesas y equipos de pesaje: debe cumplir con lo Probetas graduadas: deben tener, preferentemente, una capacidad que permita medir y entregar completamente el agua de amasado con una sola operación. La variación admisible no debe ser mayor de ±2ml a 20ºC. Deben estar graduadas por lo menos cada 5ml y la graduación puede empezar a partir de 10ml para las de 250ml y a partir de 25ml de 500ml. Las líneas principalmente de graduación deben ser circulares y deben estar numeradas. Las líneas menores deben extenderse por lo menos un séptimo de circunferencia completa y las líneas intermedias, por lo menos un quinto de ella. (Imagen 1). Moldes: los moldes para las probetas cubicas de 50mm o 50.8mm no deben tener más de tres compartimientos. Estos deben estar dotados de dispositivos que aseguren una perfecta y rígida unión. Deben ser fabricados de metal duro no atacable por las mezclas de cemento, con dureza Rockwell no menor de 55 HRB. Las caras interiores de los moldes deben ser planas y cumplir con las tolerancias de la tabla 1.
Mezcladora: se debe usar una mezcladora mecánica accionada eléctricamente, debe ser de tipo epicíclico el cual le imparte a la paleta movimiento de rotación y planetario simultáneamente. Debe tener un mínimo de dos velocidades, controladas por medios mecánicos definidos y de acuerdo a la tabla 2. Tabla 2. Velocidades de la mezcladora.
El motor eléctrico debe ser por lo menos de 124W. La mezcladora podrá tener un dispositivo para ajustar la separación, de tal forma que cuando el recipiente de mezcla este en posición de trabajo, la distancia entre el borde inferior de la paleta y el fondo del recipiente no sea mayor de 2.5mm, ni menor de 0.8mm.
Mesa de flujo: el aparato de la mesa de flujo debe estar construido de acuerdo con la imagen 2. El aparato debe constar de un soporte de hierro rígido vaciado integralmente y una plataforma circular rígida de (250 ± 2.5) mm de diámetro, con un eje roscado unido perpendicularmente a la mesa. La plataforma con el eje rígidamente unido a ella debe montarse en el soporte de tal forma que pueda bajar y subir verticalmente a través de una
altura de 13mm, con una tolerancia en la altura de ± 0.13 para mesas nuevas, y ± 0.39 para mesas en uso, por medio de una leva giratoria. La cara de la plataforma debe ser plana y pulida, libre de defectos superficiales, debe estar grabada tal como se muestra en la imagen 3. La plataforma debe ser fundida de latón o bronce, con una dureza Rockwell no menor a 25 HRB, con un borde de 8 mm de espesor, y debe tener en su cara inferior seis refuerzos radiales integrales. La plataforma y el eje unido a ella, debe pesar 4.1 kg ± 0.05 kg y el peso debe ser simétrico alrededor del centro del eje.
Compactador: debe hacerse de un material que no sea absorbente, abrasivo, ni quebradizo, como caucho de dureza Shore A 80 ± 10; también puede usarse roble curado que no presente absorción después de haber sido sumergido en parafina, a unos 200ºC, durante 15min. La sección transversal del compactador debe ser de 13mm por 25mm y su extremo debe ser plano y perpendicular al eje longitudinal. La sección longitudinal debe estar entre 120mm y 150mm. Palustre: la hoja del palustre debe ser de acero, con una longitud de 100mm a 150mm y debe tener los bordes rectos. Cámara húmeda: Máquina de ensayo: puede ser hidráulica o mecánica. La distancia entre sus caras superior e inferior debe ser suficiente para que permita la utilización de los aparatos de verificación. La carga aplicada al cubo se debe medir con una exactitud de ± 1.0%. Si la carga aplicada por la máquina de compresión se registra sobre un dial, este debe estar provisto sobre una escala graduada que puede ser leída por lo menos 0.1% del mayor valor de carga de la escala dada. El dial debe poder leerse dentro de 1% de la carga indicada para cualquier nivel de carga dado dentro del rango de la carga. En ningún caso, el rango de carga de un dial se debe considerar para incluir valores inferiores de 100 veces el cambio más pequeño puede ser leído sobre la escala. La escala debe tener una línea de graduación igual a cero y numerada. El indicador del dial debe tener la superficie longitud para alcanzar las marcas de la graduación, el ancho del indicador no debe exceder la distancia libre entre las graduaciones más pequeñas. Cada dial debe estar equipado con un ajustador a cero
fácilmente accesible desde el exterior de la caja del dial, así como de un dispositivo apropiado que indique la máxima carga aplicada al cubo con una precisión del 1%. Si la carga de la máquina de ensayo se registra en forma digital, la pantalla debe ser lo suficientemente grande para ser fácilmente leída. El incremento numero debe ser menor o igual a 0.10% del valor mayor de la carga en la escala dada. En ningún caso, la verificación del rango de carga debe incluir cargas menores al incremento numérico mínimo multiplicado por 100. La exactitud de la carga indicada debe ser del 1.0% para cualquier valor dela pantalla dentro del rango de carga verificado. Se deben hacer las provisiones para ajustar en el indicador el cero verdadero al cero de carga. Debe hacer un indicador de carga máxima con una precisión de 1.0% de exactitud del sistema de la carga máxima aplicada al cubo. El bloque superior de apoyo debe estar firmemente asegurado a la cabeza superior de la maquina por el sistema de rotula, de forma que quede libre para inclinarse en cualquier dirección. El centro de la cabeza superior de la máquina esta sobre la perpendicular levantada en el centro la superficie el bloque en contacto con el cubo. La diagonal o diámetro de la superficie de apoyo debe ser ligeramente mayor que la diagonal de la cara el cubo. Para facilitar al centrado de este. Debajo del cubo debe colocarse un bloque metálico duro para disminuir el desgaste el plato inferior de la máquina. dichos bloques deben tener una dureza Rockwell no menos de 60 HRC. Las superficies que hacen contacto con el cubo deben ser planas con la variación permisible en 0.013 mm para bloques nuevos y de 0.025 mm para lo que es un servicio.
MATERIALES
Arena granada normalizada:
CONDICIONES AMBIENTALES
Temperaturas: la temperatura ambiente en la sala trabajo, así como la de los materiales secos, los moldes y sus bases y el recipiente de mezclado, debe mantenerse entre 20 °C y 27 °C. La temperatura del agua de amasado, de la cámara húmeda y el agua contenída el tanque de
almacenamiento de mantenerse en 23 °C carnavales en permisible de más ±2 °C.
Humedad: la humedad relativa de la sala de trabajo que no debe ser menor del 50% las cámaras con cuartos húmedos de incumplir con los requisitos de la NTC 351.
Cubos de ensayo: se deben preparar dos o tres cubos de bachada de mortero para cada periodo o edad de ensayo especificados.
PREPARACION DE LOS MOLDES PARA EL LLENADO
En las caras interiores de los moldes y la placa plana no absorbente, se debe aplicar un recubrimiento delgado de un agente desmoldante que puede ser aceite o grasa. Esta labor se emplea un trapo impregnado gusto media propia se eliminar cualquier exceso de la gente es montante mediante un trapo hasta lograr una capa ir ahí un informe sobre la superficie inferiores. Cuando se emplee un lubricante en aerosol es que aplicarse sobre las caras de los moldes y la placa base de una instancia de 150 mm a 200 mm para alcanzar un total recubrimiento buena es terminaste procesos limpiar la superficie con un trapo para remover cualquier cantidad de aerosol en exceso. La capa resultante de ser al menos la suficiente para permitir quien a Guayaquil hace para distinguir después del contacto .
La superficie de contacto donde se unen los elementos de los moldes deben llenarse mediante la aplicación de un recubrimiento de grasa ligera como petrolato. La cantidad debe ser suficiente para que se produzca una pequeña extrusión cuando se unan fuertemente los elementos componentes de los moldes. Se remueve cualquier exceso de grasa con un trapo Después de colocar el molde sobre la placa plana no absorbente se remueve cuidadosamente con un trapo seco cualquier exceso de aceite obras en la superficie los moldes y en la placa de base a los cuales aplicar posteriormente un sellante. Cómo sellante se puede usar para fin o una mezcla de tres partes de parafina aquí cinco parte de resinas más excelentes de caliente antes entre 110 °C y 120 °C se produce la impermeabilización miente la aplicación de sellante licuado en la líneas de contacto que exteriores entre el monte su placa base.
PROCEDIMIENTO
COMPOSICION DE LOS MORTEROS Las proporciones en masa para formar un mortero normal debe ser de una parte de cemento por 2.75 parte de arena gradada normalizada seca. Para todos los elementos Portland construidos por clinker y yeso únicamente. Debe emplearse una relación agua cemento de 0.4 85 y el 0.460 para todos los cementos Portland con incorpores de aire. Para todos los demás cementos la cantidad de agua de amasado debe ser la que produzca una fluidez de 110 más -5 y debe expresarse como un porcentaje del peso del cemento de terminar de acuerdo como se establece en la NTC 111. La cantidad de los materiales anteriores que se mezclan a un mismo tiempo, para obtenerse seis o nueve cubos de ensayo, deben ser las siguientes:
LLENADO DE LOS MOLDES Inmediatamente después de finalizado el ensayo de fluidez, se vuelve el mortero de la mesa de flujo al recipiente de mezcla con la espátula se arrastra hacia el fondo del recipiente el mortero adherido a las paredes y se mezcla durante 15 segundos a velocidad media. Al finalizar el mezclado debe sacudirse la paleta para remover el exceso del mortero dentro del recipiente de la mezcla. Cuando se vaya utilizar una nueva bachada para cubos adicionales, puede omitirse el ensayo de fluidez y se deja reposar el mortero en el recipiente de mezcla durante 90 segundos sin cubrirlo. Durante los 15 segundos finales de este intervalo, rápidamente se empuja hacia bajo el mortero adherido a las paredes del recipiente en este lado se restaurante 15 segundos a velocidad media. El proceso para llenar los moldes se incia antes de 150 segundos contados desde la terminación de la mezcla inicial del mortero. En cada compartimiento se coloca una capa de 25 mm. Se apisona con 32 golpes del compactador en 10 segundos en cuatro etapas de 8 golpes adyacentes.
En cada etapa debe golpearse siguiendo dirección perpendicular a los del anterior la presión del compactador que es el de dirección perpendicular con los del anterior la presión del compactador de ser de forma que asegure un Dina uniforme los compartimientos se completan las cuatro etapas de compactación 32 golpes en cada compartimiento antes de seguir con la siguiente. Una vez terminada la operación anterior en todos los compartimientos se llenan con la segunda capa y se aprisiona como se explicó anteriormente. Durante la compactación de la segunda capa al contestar cada tapa y antes de iniciar la siguiente centros en el compartimiento con el mortero que se a depositado en los bordes del molde. Durante estas operaciones el operario debe usar guantes de caucho bien ajustados. Al finalizar la compactación las caras superiores de los cubos deben quedar un poco más altas que los bordes superiores del molde. El mortero que se ha depositado en los bordes del molde deben verterse en los compartimientos con ayuda del palustre. La superficie los cubos debe alisarse con el lado plano de una ese sentido perpendicular a la longitud del mismo y otra su sentido longitudinal el mortero que sobresale aquí de la cara superior del molde se quita con el palustre sosteniéndolo casi perpendicularmente con un movimiento de vaivén a lo largo de la longitud del molde.
ALMACENAMIENTO DE LOS CUBOS En la operación del llenado el conjunto formado por los cubos el molde y la placa de la base debe colocarse en la cámara húmeda durante un periodo de 20 horas a 24 horas, con las caras superiores de los cubos expuestos al aire húmedo, pero protegidas contra la eventual caía el botas de agua. Si los cubos se retiran de los monldes antes de 24 horas deben dejarse en la cámara húmeda hasta que se complete este tiempo los cubos que no se van a ser que ensayamos a las 24
horas del colocar centro los tanques de almacenamiento construir de material no corrosivo. El agua de almacenamiento debe cambiarse frecuentemente para mantenerla limpieza. DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION Los cubos que van a ser ensayados a las 24 horas, se sacan de la cámara húmeda que inmediatamente se pasan a la máquina ensayo, si se sacan varios al mismo tiempo deben cubrirse con un paño húmedo hasta el momento iniciar el ensayo en casa los otros como deben sacarse el recipiente almacenamiento uno a uno y ensayase inmediatamente. Si se sacan varios al mismo tiempo deben sumergirse totalmente una buena temperatura 23 °C ± 2ºC hasta el momento del ensayo. Todos los cubos deben ser ensayados dentro de las tolerancias de tiempo especificado.
La superficie de los cubos debe secarse y los granos de arena sueltos o las incrustaciones de las caras que van a estar en contacto con los bloques de apoyo de la máquina de ensayo deben retirarse; de comprobarse por medio de una regla que estas caras son perfectamente planas. Se debe realizar una verificación periódica del área de la sección trasversal de los cubos. Debe colocarse cuidadosamente el cubo, teniendo en cuenta que las superficies sobre las que se va a ejercer presión sean las que estuvieron en contacto con las paredes del molde. Se centra debajo del bloque superior de la máquina de ensayo y se comprueba que el bloque pueda inclinarse libremente en cualquier dirección. Se espera que el bloque resista una carga mayor de 15 kN, se aplica a este una carga inicial igual a la mitad del valor esperado, a una velocidad conveniente. Si se espera que la carga sea menor de 15 kN no se debe aplicar carga inicial al cubo. La velocidad de aplicación de la carga se calcula de forma que la faltante para romper los cubos con la resistencia esperada mayor de 15 kN y la carga total en los otros se aplique sin interrupción en un tiempo comprendido entre 20s y 80 s. Cuando el cubo este cediendo antes de la rotura, no debe hacerse ningún ajuste a las máquinas.
CALCULOS
Fm= P/A
Ec.1
Donde: Fm: resistencia de la compresión en MPa P: máxima carga total en N A: área de la superficie cargada, mm 2
Toma de datos
Cubo
Cubo 1 Cubo 2 Cubo 3
Dimensiones iniciales (mm) 50.32*51.35*50.64 50.35*51.48*51.41 50.62*50.26*50.37
Fuerza (KN)
27.66 26.34 25.26
Masa inicial (g) 271.59 272.34 279.44
Resistencia a la compresión Utilizando la ecuación 1 P cubo 1 cubo 2 cubo 3
A 27,66 26,34 25,26
F 2548,20 2541,67 2549,73
0,01 0,01 0,01
Deformación axial ∂ = (Lf – Li) / Li
Lf cubo 1 cubo 2 cubo 3
Li 216,9 217,2 216,88
Deformacion 50,64 3,28 50,48 3,30 50,62 3,28
Dimensiones finales (mm) 216.90 217.20 216.88
CONCLUSIONES
Se determinó la resistencia a la compresión de morteros de cemento hidráulico. Se utilizaron cubos de mortero de cemento de 50 mm y 50.8 mm de lado para determinar su respectiva resistencia. Se conoció el proceso de compactación para llenar los moldes con mortero. Se observó como al aplicar una carga en Newtons a los cubos preparados estos sufren una deformación axial evidente. Se identificó por medio experimental que si se cambia el esfuerzo característico del mortero es porque las medidas no son exactas, a lo se llama falla prematura.
BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA
-
Página http://www.bdigital.unal.edu.co/6167/17/9589322824_Parte5.pdf , Morteros y sus características, 26 Febrero 2013.
web:
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Página http://www.mincivil.com/edocs/documentos/001/NTC%20220.pdf , 220, 26 Febrero 2013.
web: NTC
-
Página http://www.mincivil.com/edocs/documentos/001/NTC%20112.pdf , 112, 26 Febrero 2013.
web: NTC
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Norma Técnica Colombiana 111, Determinación de la fluidez de morteros de cemento hidráulico, pagina 2, 26 febrero 2013
ANEXOS
Imagen 1.
Imagen 2.
Imagen 3.
