Consistencia Normal Y Tiempos DE Fraguado PDF

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1) INTRODUCCIÓN

Para el presente ensayo se busca obtener los tiempos de fraguado para dos muestras de cementos con diferentes marcas como son el cemento Holcim Fuerte, cemento hidráulico tipo GU y el cemento Chimborazo superior, cemento puzolanico Tipo IP. Se procederá a encontrar por el método de tanteo el porcentaje de agua necesario para que cada una de las mezclas se encuentren en consistencia normal siguiendo los lineamientos impartidos en clase basados en la norma NTE INEN 155 para realizar la mezcla y la norma NTE INEN 157 para determinar cuándo nuestra mezcla presenta una consistencia normal; También determinaremos los tiempos de fraguado siguiendo la norma NTE INEN 158 utilizando las agujas de Vicat para muestras a consistencia normal. Para entender ciertos resultados presentados en el futuro informe se consideró explicar de forma breve los cementos utilizados y sus principales características a continuación: El primer cemento utilizado es cemento Chimborazo superior portland puzolanico tipo IP, es considerado un cemento en pro del medio ambiente desarrollado con las medidas necesarias para disminuir los efectos de gases invernaderos en su producción, esta normado bajo la NTE INEN 490. Posee una resistencia a los 28 días de 37 Mpa y su porcentaje de expansión a los 14 días es del 0.018%. También se describe en su ficha técnica que este cemento posee una mayor resistencia a los ataques de sulfatos debido a las propiedades de las puzolanas utilizadas en su fabricación, además por acción de las puzolanas agregadas la reacción de los aluminosilicatos que poseen con los hidróxidos de calcio disminuyen la porosidad capilar del cemento permitiendo ser más impermeable. [ CITATION Cem18 \l 12298 ] El siguiente cemento utilizado es el Holcim Fuerte tipo GU, cemento hidráulico utilizado para la construcción en general y normado por la NTE INEN 2380. Se lo considera un cemento hidráulico por lo cual puede fraguar en condiciones de exposición al aire o bajo el agua. Las características físicas que presenta son: Expansión volumétrica en autoclave de 0.74 y el porcentaje de expansión a los 14 días es de 0.002%, su resistencia a la compresión a los 28 días es de 31 Mpa. Según el fabricante este tipo de cemento puede ser utilizado para cualquier tipo de obra civil para cimentaciones, pilares, losas, tanques y canales de agua, etc. [CITATION Hol \l 12298 ] 1

El ensayo a realizar para la medición del tiempo de fraguado consiste en utilizar el aparato de Vicat el cual consta de una aguja que penetra en la mezcla de cemento. Se considera fraguado inicial cundo la penetración de la aguja es de 25 mm en un lapso de 30 y el fraguado final es cuando la aguja no deja marca sobre nuestra mezcla. La aguja utilizada es de 300 gramos y tiene un diámetro aproximado de 1 mm. [CITATION DrD19 \l 12298 ] 2) OBJETIVOS Objetivo General: -

Determinar a través de del ensayo respectivo los tiempos de fraguado para varias mezclas de cemento de distintas procedencias a consistencia normal.

Objetivos específicos: -

Determinar la cantidad de agua necesaria para que la mezcla posea consistencia normal utilizando el aparato de Vicat

-

Estimar el tiempo de fraguado de una mezcla a consistencia normal utilizando la aguja más fina del aparato de Vicat

-

Analizar los resultados obtenidos para las diferentes muestras de cemento utilizadas.

3) MATERIALES Y EQUIPOS Tabla No. 1: Equipos EQUIPOS

CAPACIDAD Y APRECIACIÓN

FOTOGRAFÍA Fotografía No. 1: Aguja de Vicat

Aguja de Vicat

Capacidad: 50 mm Apreciación: ±1 mm

Fuente: Flores D. (2019)

2

Fotografía No. 2: Balanza

Balanza

Capacidad: 4000 g Apreciación: ±0,1 g

Fuente: Flores D. (2019) Fotografía No. 3: Cronómetro

Cronómetro

Capacidad: 100 min Apreciación: ±0,01 s

Fuente: Flores D. (2019) Fuente: Flores D. (2019)

3

Tabla N º 2: Herramientas HERRAMIENTAS

CAPACIDAD

FOTOGRAFÍA Fotografía No. 4: Vasos

Capacidad: 1000 ml

de Precipitación

±50 ml

Vasos de Precipitación Capacidad: 600 ml Apreciación: ±100 ml

Fuente: Flores D. (2019) Fotografía No. 5: Mezcladora

Mezcladora

-

Fuente: Flores D. (2019) Fotografía No. 6: Pipeta

Pipeta

Recipientes

Capacidad: 10 ml Apreciación: ±0,1 ml

-

Fuente: Flores D. (2019) Fotografía No. 7: Recipiente 4

Fuente: Flores D. (2019) Fotografía No. 8: Cono de caucho

Cono de caucho

-

Fuente: Flores D. (2019) Fotografía No. 9: Placa de vidrio

Placa de vidrio

-

Espátula

-

Fuente: Flores D. (2019) Fotografía No. 10: Espátula

5

Fuente: Flores D. (2019) Fuente: Flores D. (2019) Tabla N º 3: Materiales MATERIALES

FOTOGRAFÍA Fotografía No. 11: Cemento Holcim

Cemento Holcim

Fuente: Flores D. (2019) Fotografía No. 12: Cemento Chimborazo

Cemento Chimborazo

Fuente: Flores D. (2019) Agua

Fotografía No. 13: Agua

6

Fuente: Flores D. (2019) Fuente: Flores D. (2019) 4) PROCEDIMIENTO Procedimiento para realizar la mezcla de pasta 1. Procedemos a colocar la cantidad de agua en el tazón donde vamos a realizar la mezclar, luego se añade el cemento sea este Holcim o Chimborazo (dependiendo el ensayo que queremos realizar), y lo dejamos 30 segundos. 2. En este lapso de tiempo ponemos en recipiente correctamente en la mezcladora, posteriormente colocamos la paleta en la misma y elevamos el recipiente. 3. Terminados los 30 segundo iniciamos la mezcladora con baja velocidad (140 rpm +- 5 rpm) y esperamos que se mescle por 30 segundos más. 4. Pasado este tiempo vamos a detener el funcionamiento de la mezcladora por un lapso de 15 segundos en los cuales con la ayuda de nuestras manos empujamos hacia abajo y hacia el centro del recipiente toda la pasta que se encuentre en las paredes del mismo. 5. Luego iniciamos de nuevo la mezcladora a una velocidad media (285 rpm +- 10 rpm) y mantenemos el funcionamiento de mezcla por 60 segundos. 6. Con las manos enguatadas, procedemos a tomar una gran muestra de nuestra pasta la cual la vamos a lanzar 6 veces de una mano a la otra mano, estas debes estar un poco redondeadas para así formar una esfera con la pasta. 7. Colocamos nuestra masa insertando y presionado un poco, por el extremo más ancho del anillo cónico (G), lo llenamos completamente y procedemos a quitar los residuos del extremo más corto del anillo con la ayuda de la espátula para que este quede plano. 8. Colocamos el anillo asentándolo por la base ancha en el vidrio para proceder a ensayar 9. Ponemos nuestra base de vidrio con la nuestra encima, debajo de la aguja de Vicat. 7

10. Hacemos que el penetrador o ajuga toque la superficie de nuestra pasta y ajustamos los tornillos. 11. Procedemos a enceras nuestra máquina y tomamos la lectura inicial, luego soltamos la varilla inmediatamente aflojando el tornillo. 12. Si la pasta es penetrada 10 mm +- 1mm en 30 segundos nos quiere decir que la pasta esta en consistencia normal. 13. Este procedimiento lo utilizamos para las 2 clases de cemente (Holcim y Chimborazo) Fraguado inicial y final Una vez echo procedimiento anterior, vamos a ver el fraguando inicial. Después de hacer pasado un lapso de tiempo en el cual la masa fue cubierta por una franela húmeda procedemos a hacer lo siguiente: 1. Ponemos nuestra base de vidrio con la nuestra encima, debajo de la aguja de Vicat. 2. Hacemos que el penetrador o ajuga toque la superficie de nuestra pasta y ajustamos los tornillos. 3. Procedemos a enceras nuestra máquina y tomamos la lectura inicial, luego soltamos la varilla inmediatamente aflojando el tornillo. 4. Si la pasta es penetrada 25 mm +- 1mm en 30 segundos nos quiere decir que la pasta ha llegado al fraguado inicial. 5. Después de verificar esto, hacemos pasar un plazo de tiempo y realizamos el mismo procedimiento. 6. Procedemos a enceras nuestra máquina y tomamos la lectura inicial, luego soltamos la varilla inmediatamente aflojando el tornillo. 7. Si la pasta es penetrada 0 mm +- 1mm (no existe penetración) en 30 segundos nos quiere decir que la pasta ha llegado al fraguado final.

5) TABLAS-DATOS-DIAGRAMAS 8

Tabla N º 4: Resultados ensayo de consistencia normal del cemento Masa de cemento (Ws) (g)

Volumen de agua (Ww) (ml)

650 650 650

188,5 195 201,5

650 650 650

182 188,5 195

Lectura inicial (mm)

Lectura Final (mm)

Contenido de agua (w) (%)

Penetración (P) (mm)

HOLCIM 0 6 1 11 1 15 CHIMBORAZO 0 4 3 14 1 15 Fuente: Romero M. (2019)

6 10 14

29 30 31

4 11 14

28 29 30

Tabla N º 5: Resultados ensayo de tiempo de fraguado

Hora

Tiempo (mm)

Penetración (mm)

Fraguado

CHIMBORAZO 10:46

0

0

12:06 12:16 12:31 12:46

80 90 105 120

38 35 35 35

13:06 13:42

140 176

25 13

14:02

196

10

14:20 14:31 14:45

214 225 239

4 2 1

15:07

261

Inicial

Final

0 Fuente: Romero M. (2019)

Tabla N º 6: Resultados ensayo de tiempo de fraguado 9

Hora

Tiempo (mm)

Penetración (mm)

Fraguado

HOLCIM 10:56

0

0

11:26

30

40

12:56

120

40

13:11

135

38

13:21

145

38

13:36

160

29

13:46

170

25

14:16

200

10

14:29

213

4

14:40

224

1

15:05

249

1

15:10

254

0,5

15:25

269

0,5

15:35

279

Inicial

Final

0 Fuente: Romero M. (2019)

CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO 10

PENETRACIÓN (mm)

14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

HOLCIM

CHIMBORAZO

28 29 30 CONTENIDO DE AGUA ()

31

FUENTE: Ortiz S. (2019) ESCALA: 10:1 6) CÁLCULOS TÍPICOS

11

CONTENIDO DE AGUA

Nomenclatura

Cálculo de volumen de agua

w=contenido de agua(% ) w s=masa del cemento (g) w w =volumen de agua(ml)

29=

w w=

ww ∗100 650

29∗650 100 w w =188.5(ml)

INTERPOLACIÓN Volumen de agua exacto x=

y− y 1 + x1 m

Nomenclatura m= pendiente y=valor de penetracion admisible (10 mm) x=volumen de agua(ml)

Contenido de agua (x)

Penetración (y)

28 x

4 10

29

11

Cálculo de volumen de agua exacto m=

7) 

Mediante normal cemento

y 2− y 1 11 − 4 =7 = x 2−x 1 29−28

el se

CONCLUSIONES ensayo de consistencia

10−4 x= +28=28,85 (ml) 7

puede concluir que el HOLCIM necesita un

mayor porcentaje de agua (30%) que el cemento CHIMBORAZO (29%) para hidratarse y alcanzar su estado ideal (consistencia normal). 12



El valor del volumen de agua para realizar la consistencia normal del cemento va a variar dependiendo la marca de este, en este caso Holcim y Chimborazo, teniendo un 30% de volumen de agua y un 28,85% respectivamente, esto se debe a su método de fabricación especialmente en la fase de molienda y en la incorporación de materiales, aditivos, como material puzolánico, yeso, y principalmente la finura del mismo, debido a la hidratación de las partículas, dado que, a mayor finura, mayor hidratación.



El fraguado inicial Vicat del cemento Chimborazo obtenido es la práctica es de 170 minutos, y el final fue de 261 minutos, que si lo compramos con la ficha técnica “Cemento Chimborazo” nos dice que el fraguado inicial Vicat es de 160 minutos, y el final de 240 minutos, esto se debe al contenido de agua que se colocó en el mismo, así como la falla al momento de realizar la lectura para consistencia normal.



Se puede estimar si la cantidad de agua utilizada en la mezcla es la adecuada ya que, al momento de mezclar a velocidad media, podemos observar la consistencia de la pasta, si se ocupa más agua de la necesaria observamos una pasta brillante debido a la exudación, por otro lado, si se requiere de más agua, la pasta se distingue seca y de baja consistencia



El tiempo del fraguado inicial con el cemento Chimborazo tuvo una duración de 2 horas con 20 minutos es decir este fue el tiempo para que la aguja penetre 25 mm de la muestra y el tiempo del fraguado inicial con el cemento Holcim tuvo una duración de 2 horas con 50 minutos; la pasta realizada el cemento Chimborazo fragua más rápido que la pasta realizada con el cemento Holcim, esto se debe a los materiales con los cuales se realizó el proceso de fabricación de cada uno, en conclusión la pasta del cemento Chimborazo pierde más rápido su plasticidad que la del cemento Holcim.

8) RECOMENDACIONES 

Se recomienda adquirir más equipos para la realización de esta práctica en el laboratorio como es mezcladora, espátulas y placas de vidrio para que la práctica sea un poco más rápida y puedan participar una mayor cantidad de alumnos. 13



En la medición del tiempo de fraguado inicial y final, es recomendable que la pasta de cemento sea cubierta con una franela hasta el momento de realizar cada ensayo de penetración con la aguja el aparato VICAT, para evitar el contacto de esta pasta con alguna partícula que afecte el ensayo.



Antes de realizar el ensayo para encontrar consistencia normal, se recomienda comprobar que tanto los materiales como los equipos estén limpios y secos, para evitar impurezas en la mezcla o alteraciones en los porcentajes de agua (si los materiales están mojados) y cemento.

9) BIBLIOGRAFÍA Cemento Chimborazo. (7 de Mayo de 2018). FICHA TÉCNICA DE CEMENTO CHIMBORAZO SUPERIOR . Obtenido de Sitio web de cementochimborazo.com: http://www.cementochimborazo.com/Archivos/FICHA%20TECNICA%20CEMENTO %20CHIMBORAZO%20IP%20SUPERIOR.pdf Gaspar, D. D. (23 de Julio de 2019). Normalizacion del Cemento. Tiempo de fraguado: algunos comentarios sobre el método de ¡ensayo. Obtenido de Sitio web de materconstrucc.revistas.csic.es: http://materconstrucc.revistas.csic.es/index.php/materconstrucc/article/viewFile/1078/114 8 Holcim Ecuador S.A. (2015). Holcim Fuerte. Cemento hidráulico Tipo GU para la construcción

en

general.

Obtenido

de

Sitio

web

de

portaldirecta.com:

https://www.portaldirecta.com/portaldirecta/ec/CEMENTO_GU_G.pdf

10) ANEXOS Tabla N º 7: Proceso Consistencia Normal

14

Fuente: Rivera S (2019)

CONSISTENCIA NORMAL 1. Una vez se tienen los materiales lavados Fotografía No. 14: Colocando tazón

y secos para usarlos, se procede a colocar el agua en el tazón seguido de esto el cemento y tomar 30s de tiempo. 2. Se coloca el tazón en la mezcladora y la pala para mezclar.

Fuente: Rivera S. (2019) Fotografía No. 15: Nivel 1 de mezcladora

3. Se enciende la mezcladora en nivel 1 y se espera 30s. 4. Seguido de esto se recoge la mayor cantidad de mezcla y se la reúne en la mitad. 5. Se coloca en velocidad 2 y se mezcla por 1 minuto.

Fuente: Rivera S. (2019) Fotografía No. 16: Centrando mezcla

6. Se saca el tazón de la mezcladora y se coge la mayor cantidad de mezcla, y con una separación de 15cm lanzar de tal modo que se forme una esfera. 7. Colocar la esfera en el cono y este a su vez en una placa para luego de esto aguja de Vicat y medir la

Fuente: Rivera S. (2019) Fotografía No. 17: Midiendo profundidad

penetración que deberá ser de 10±1mm.

Fuente: Rivera S. (2019)

15...