Aglomerantes: Yeso y cemento

1. INTRODUCCIÓN

En el informe desarrollado consiste en los ensayos de aglomerantes: yeso y cemento, con los cuales se prepararán morteros con el fin de demostrar la dosificación adecuada para la mezcla y obtener la resistencia requerida. Para este proceso nos fue necesario determinar módulo de fineza del yeso por medio de análisis de tamices, medir el tiempo de fragua, hallar la proporcionalidad del agua que se debe emplear para las mezclas requeridas, manejo y uso de la máquina de compresión.

Al finalizar el informe los estudiantes obtendrán los datos necesarios para el desarrollo de los ensayos, así también el uso de los instrumentos y definición de palabras claves que se verán en el trabajo.

OBJETIVOS

Determinar la fineza de los aglomerantes por medio de Analisis de Tamices.

Determinar el agua de consistencia normal del cemento utilizando el Aparato de Vicat.

Calcular el esfuerzo promedio para ambos aglomerantes (yeso y cemento).

Determinar el tiempo de fraguado del yeso en una recta constante.

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Los aglomerantes, yeso y cemento, son en esta oportunidad nuestros principales materiales para el ensayo siguiente que nos lleva a determinar la resistencia a la comprensión, para ello se ha clasificado el procedimiento de manera ordenada para la preparación de los morteros.

1. FINEZA

La granulometría es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado que se determina por análisis de tamices.Para la prueba de granulometría del yeso tendremos como referencia el siguiente cuadro.

Realizamos el siguiente procedimiento para determinar la fineza del yeso de construcción.

Equipos:

- Balanza electrónica- Tamices Nº 14 y Nº 100 ,y recipiente recolector- Bandejas

Materiales:

- Yeso

Procedimiento:

Pesar 100 gr. de yeso en la balanza de precisión. Colocar la muestra sobre el tamiz Nº 14 y tamizar durante 3 minutos

uniformemente. Pesar la muestra retenida sobre el tamiz Nº 14 y calcular la cantidad

que paso a través de ella y expresarlo como porcentaje del peso inicial.

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GRANULOMETRÍA MÍNIMO MÁXIMOMaterial que pasa por la malla Nº 14 (1.41 mm)

100% --

Material que pasa por la malla Nº 100 (150 µm)

60% 75%

Colocar la muestra sobre el tamiz Nº 100 y tamizar durante 3 minutos.

Pesar la muestra retenida sobre el tamiz Nº 100 y calcular la cantidad que paso a través de ella y expresarlo como porcentaje del peso inicial.

Al terminar el experimento obtuvimos los resultados en el siguiente cuadro.

TAMIZ % (RETENIDO) % (PASO)N°14 4.1 95.9

N°100 59.2 40.8

2. TIEMPO DE FRAGUA DEL YESO

El fraguado del yeso es un proceso que pasa de estado gel o semilíquido a un estado sólido. En este caso se tuvo que medir el fraguado en función del tiempo para poder afirmar el tiempo mínimo que demora en terminar este proceso.

Equipos:

- Aparato de Vicat con una aguja de 4 cm aproximadamente.- Probeta graduada.- Molde cónico y una base de vidrio o placa baso.- Cronómetro.- Bandejas y espátulas.- Tamiz (malla #8).

Materiales:

- 200 gr. de yeso.- 65% de agua líquida.- Aceite.

Procedimiento:

Se limpia la aguja, el molde y la placa baso del aparato de Vicat. Aplicamos a las paredes del molde cónico una capa de aceite para evitar

que la pasta se adhiera al molde. Tomar una muestra de 200 gr de yeso, con previo tamizado por el tamiz #

8.

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Agregar 130 ml de agua y remover con la espátula hasta que no quede polvo de yeso y la mezcla sea uniforme.

Luego vaciamos la mezcla al molde cónico hasta que quede al ras de este y luego golpear, o mover para que no quede burbujas de aire.

Colocamos el molde lleno en el aparato de Vicat y esperar 3 min. para empezar a hacer la medición.

Se soltó la aguja para que penetre la pasta y leer la penetración. Repetir este proceso hasta que la varilla ingrese no menos de 39.9 mm.

Al finalizar el ensayo, limpiar y dejar en orden los equipos usados.

Luego de terminar estos procedimientos se obtuvo los siguientes datos, para esto fue necesario realizar 14 pruebas hasta que la penetración sea cada vez menor.

Tabla de datos obtenidos:

TIEMPO (s) P (mm)245 0318 0387 4438 11.5484 12529 23567 25612 25654 37.5681 35719 36752 40783 40867 39.67

Observación:Se tuvo que soltar la aguja en diferentes áreas del molde ya que al soltarla deja huecos de penetración.El algunas zonas probablemente el proceso de fragua fue más rápido por ello hubo una penetración menor como se ve en la tabla con sombreado amarillo.

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Grafica de los datos:

Cuadro 1:

3. RESISTENCIA A LA COMPRESION DE MORTEROS

3.1. Preparado de morteros de cemento

Equipo:- Balanza- Tazones- Probetas- Pisón - Aceite.- Moldes cúbicos

Materiales:- 250gr. de cemento- 687.5 gr. arena graduada- 121ml. de agua

Procedimiento:

Se efectúa a hacer la preparación del mortero, en los siguientes pasos:

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200 300 400 500 600 700 800 900 10000

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Series2Linear (Series2)

Tiempo (s)

Pene

trac

ion

(mm

)

Se colocan tazones completamente secos, para luego echar la arena graduada y el cemento; comenzar a mezclar con ayuda del pisón.

Se vierte el agua de la probeta, con la cantidad con la cantidad indicada, se espera unos segundos que firme el agua y después se procede a mezclar uniformemente.

Se procede a llenar los moldes previamente aceitados en un tiempo no mayor a 2 minutos.

Vaciar la mezcla en 2 capas, la primera de ellas hasta media altura dándole 32 golpes con el pisón, en aproximadamente 10 segundos. El apisonamiento de cada cubo debe hacerse en 4 vueltas como se muestra en la figura:

Enrasar el mortero con el molde usando el borde del pisón, marcar las

muestras. Desmoldar a las 24 horas y colocarlas en agua hasta la fecha del ensaya en

la cual se procederá a romper las muestras.

3.2. Preparado de mortero de yeso

La variable más importante de la resistencia es la relación agua/yeso empleada en la pasta. La cantidad de agua depende de la clase de yeso; pero en cualquier caso, cuando sobrepasa a 1 se anulan las resistencias y se obtiene un yeso que se degrada progresivamente.En promedio la cantidad óptima de agua, denominada agua de consistencia normal, fluctúa entre el 60 % y el 70 % del peso del yeso

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Para la elaboración de mortero de yeso se trabajó con 600g muestra y se le adicionó el 80% de agua equivalente a la muestra de yeso (480ml). Se mezcla hasta lograr que sea homogénea; tener en cuenta el tiempo de fraguado, esto para evitar la presencia de vacíos en el molde (tres moldes de 5cm3 c/u.). Luego de ello se realiza el vaciado por capas (a cada tercio de la profundidad del molde); por cada capa se le propicia un número determinado de golpecitos con el pisón para eliminar la presencia de aire en el mortero. Culminado el vaciado de los morteros, se espera aproximadamente 15 minutos para desmoldarlos, y finalmente dejarlos secar 7 días para someterlos a la prueba de resistencia a la compresión.

La prueba se realiza en una máquina compresora, la cual arroja datos todos en KN. Estos datos se convierten a unidades de compresión (kgf/cm²). Posteriormente, los datos son promediados para obtener un valor representativo del ensayo.

Cada mesa realiza el mismo procedimiento obteniendo distintos resultados debido a que cada grupo emplea distinto porcentaje de agua en sus muestras. Estos resultados son comparados con el fin de analizar el porcentaje óptimo de agua a emplear en la muestra.

4. RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL YESO Y CEMENTO

Obtenidos los cubos de yeso y cemento en la presente práctica, luego de concluir su proceso de solidificación en el lapso de 7 días; se procedió a determinar el esfuerzo necesario para el colapso de dichos materiales. Para ello se colocaron en la máquina de compresión a una velocidad constante logrando dicho objetivo.

Resultados de la rotura cemento y yeso

X (Constante Normal del yeso)= 11.804 kg/cm2

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ROTURAAGLOMERANTE

Cemento YesoPrueba N°1 272,76 kg/cm2 12.55 kg/cm2Prueba N°2 264,04 kg/cm2 13.33 kg/ccm2Prueba N°3 247,30 kg/cm2 9.531 kg/cm2

Las tres pruebas del cemento provienen de una mezcla en seco de 250 gr de cemento, 687,50 gr de arena graduada y además con 121ml de aguaLas tres pruebas en yeso proceden de 600gr de yeso y 480 ml de aguaEn ambos materiales se elaboró en maquetas cúbicas 125 cm3, facilitando los lados del cubo para una compresión homogénea.Se realizó un promedio en ambos materiales siendo para el cemento de 261,36 kg/cm2 y para el yeso de 12,40 kg/cm2.Observación La máquina de compresión brinda valores de fuerza en KN.Se usa un factor de conversión (101.9) para pasar el KN a Kg; y luego se dividió por el área en cm2, para dar el resultado en unidades pascal.

1. KN*101,9 Kg2. Kg/cm2 Kg/cm23. Kg/cm2 Pascal

Resultado de Resistencia a la compresión de cemento GRUPO I*

Gráfica del cuadro anterior:

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MESAYESO

AGUA (%) σr (Kgf/cm2)I1 80 11.804I2 75 16.18I3 70 24.67I4 65 26.803I5 60 12.492

El punto óptimo: La constante normal del yeso corresponde para un 65% de agua con un esfuerzo de 26.803 Kgf/cm2, es decir, aproximadamente el mortero de yeso obtendrá su mayor resistencia en este punto.

5. AGUA DE CONSISTENCIA DE CEMENTO

ProcedimientoLas mezclas que se harán serán con 500 gr en cada molde y 140, 150, 160 ml en cada molde respectivamente.

- En la probeta medimos el porcentaje agua que se debe utilizar en ml.

- El % de agua a utilizar serán de 28, 30 y 32 en cada uno de los ensayos

respectivamente.

- Hacemos la mezcla con 500 gr de cemento y el agua.

- Lo mezclamos hasta que se forme una masa pastosa (hasta que

parezca que sale agua).

- Mientras se mezcla el agua y el cemento se va lubricando el molde y

la placa de vidrio, para que se puedan sacar fácilmente luego de hacer

la prueba.

- Colocamos la mezcla en el molde y la compactamos bien con el

mortero.

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50 55 60 65 70 75 80 850

5

10

15

20

25

30

Series2

Agua (%)

Esfu

erzo

(Kgf

/cm

2)

- El molde lo llevamos al Aparato de Vicat y colocamos la aguja al ras

del molde.

- Luego de 30 segundos soltamos el Aparato de Vicat y vemos cuanto

es la distancia que penetra.

- Anotamos las distancias de la prueba 1, 2 y3.

Resultados

Los resultados corresponden a lo penetrado por la aguja del Aparato de Vicat,

en cada uno de los moldes hechos según las especificaciones del profesor.

Tabla Nº 1 Resultados de ensayos

Nº de Ensayo Distancia Penetrada

Ensayo Nº 1: 140 ml de agua (26%)

8.2 mm

Ensayo Nº 1: 150 ml de agua (28%)

18 mm

Ensayo Nº 1: 160 ml de agua (30%)

28.5 mm

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CONCLUSIONES

En el cuadro 1 se puede ver que la recta formada está dentro del rango de los puntos obtenidos con los ensayos, por lo que se puede afirmar que el tiempo de fraguado del yeso, a ciertas condiciones, es casi proporcional a la penetración dada.

La fuerza promedio establecida por la máquina de compresión para ambos materiales es de notable diferencia ya que el yeso es un material más blando en estado sólido a compresión del cemento que es un material más compacto y resistente.

El agua para que la consistencia del cemento se realice de manera más rápida es del 28 % del peso de cemento que se va a utilizar, como se vio en los resultados de los ensayos se da que con este porcentaje, luego de 30 segundos la aguja solo penetro 8.2 mm.

RECOMENDACIONES

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Para resultados precisos se debe trabajar con los aglomerantes frescos, ya que en el ensayo se usó yeso y cemento con el empaque abierto más del tiempo recomendado.

Al momento de realizar los ensayos se tenía que enderezar la aguja del Aparato de Vicat, ya que después de penetrar el molde de cemento esta quedaba doblada.

Al momento de la compresión de los materiales la velocidad de la máquina debería ser mínima para despreciar una fuerza adicional por la segunda ley de Newton.

F=m*aEn todo caso la velocidad debe de ser constante.

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