comportamiento cemento

LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL CEMENTO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

COMPORTAMIENTO DEL CEMENTO

I. RESUMEN

I. RESUMEN

El presente laboratorio se realiz con la finalidad de observar el comportamiento de la pasta de cemento segn unas proporciones de agua/cemento que nos fueron indicadas, las cuales fueron: 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 y 1:1.Para ello pesamos 100g de cemento en 10 potes diferentes, a los cuales se le aadi diferentes cantidades de agua, las cuales cumpliran con las proporciones de agua/cemento mencionadas. Luego se pas a mezclar las pastas de cemento y se logr observar las diferentes contexturas que fueron adoptando cada una de ellas.Finalmente pudimos observar que entre las proporciones 0.3 y 0.4 se obtena una fluidez ptima.

II. OBJETIVOS

II. OBJETIVOS

Determinar una proporcin de agua/cemento con una fluidez ptima para la pasta

Graficar el comportamiento de la pasta segn la variacin de proporcin agua/cemento.

Determinar una proporcin de agua/cemento con trabajabilidad ptima.

Analizar el comportamiento de los diseos de los morteros segn su relacin agua/cemento.

III. FUNDAMENTO TEORICO

III. FUNDAMENTO TEORICO

3.1. Concepto de pasta de cementoLa pasta de cemento endurecida es una estructura rgida formada por productos slidos, originados durante la reaccin del cemento anhidro y el agua.Conviene destacar que el trmino estructura es, en este caso, ms interesante que el de compuesto qumico, puesto que una misma sustancia qumica puede dar lugar a distintas estructuras.Los productos de la reaccin se presentan como masas densas de porosidad caracterstica, que reciben la denominacin de "gel de cemento", por su homologa con las sustancias coloidales. La fraccin de pasta que no est ocupada por "gel de cemento" se denomina "espacio capilar".Establecidos dichos trminos, puede considerarse que la pasta de cemento es un material multifase, compuesto por partculas de cemento sin hidratar, embebidas en una matriz continua de "gel de cemento", atravesada por poros de gel y poros capilares, ocupados por agua.En el interior del "gel de cemento" se encuentran los denominados "poros del gel" de tamao inferior a los "poros capilares".

3.2. Funciones de la pasta de cementoLa pasta tiene cuatro principales funciones en el concreto: Contribuir a dar las propiedades requeridas al producto endurecido. Separar las partculas de agregado. Llenar los vacos entre las partculas de agregado y adherirse fuertemente a ellas. Proporcionar lubricacin a la masa cuando sta an no ha endurecido.

3.3. Propiedades de la pasta de cemento Superficie especfica inediaSe ha determinado mediante la Teora de Brunauer-Elmet y Teller de adsorcin multimolecular. El valor medio de varios cementos totalmente hidratados es de 210 m2/g y no difiere en ms de un 10 % de los valores extremos. Esto es una prueba ms de que las caractersticas fsicas de los productos de hidratacin se hallan influidas slo ligeramente por las diferencias de composicin qumica, y de que los productos tienen caractersticas coloidales.El valor de 210 m2/g es ligeramente superior al del silicato triclcico hidratado, pero menor que el del silicato biclcico hidratado, que es de 280 m2/g. La diferencia entre los valores de ambos silicatos se debe, como es lgico, a la diferencia del contenido de hidrxido clcico de ambos silicatos. Cuando se corrigen las superficies especficas del silicato triclcico y silicato biclcico, respecto de los contenidos de Ca(OH)2, la superficie especfica del "gel de tobermorita" se aproxima a 300 m2/g. Aplicando una correccin similar a las pastas de cemento, se obtiene para el "gel de cemento" una superficie especfica de 260 m2/g. La diferencia a 300 con la tobermorita se debe a la presencia en la pasta de cemento portland de otros productos, tales como aluminatos y sulfoaluminatos clcicos.El valor de 210 m2/g fue confirmado por los investigadores Powers, Mann y Copeland. Volumen especficoLa demostracin ms directa y evidente de la existencia de cavidades angostas, pero accesibles, en la estructura del "gel de cemento", reside en la correlacin que existe entre la cantidad de lquido absorbido y el volumen molecular del mismo; generalmente cuanto mayor es la molcula, menor es el volumen absorbido. El investigador japons Motoo Hori (Onada Ca de Cementos Ltd. Tokio), comprob que las pastas endurecidas adsorban mayor cantidad de agua que de etanol, benceno, formamida, ter, etlico, nitrobenceno y ciclohexano. La muestra ensayada adsorbi 22,2 % de agua, expresado en volumen, y 17,2 % de benceno, es decir, una diferencia del 5 %; el volumen molar de ambos lquidos es de 18 y 89 cm3/mol, respectivamente. Esta experiencia demuestra que existen oquedades en la estructura del "gel de cemento" accesibles a las molculas de agua, pero demasiado pequeas para que se introduzcan las molculas de benceno. El dimetro aparente de una molcula de benceno, calculado a partir de su volumen molar, es de 6,56 6,6 . De ello se deduce que un 22,4 % del espacio ocupado por el agua no es practicable para las molculas de benceno y, por consiguiente, inferior a 6,6 . Repitiendo la experiencia con etanol, se deduce que el 17% del espacio ocupado por el agua es menor de 5,7 .Actualmente no se conoce un procedimiento definitivo que permita establecer el volumen especfico de los slidos de las pastas de cemento endurecidas o su complemento: la porosidad.El clculo del volumen especfico se basa en el supuesto de que la disolucin acuosa en la pasta de cemento tiene un volumen especfico de 0,99 cm3/g.Mediante este clculo el volumen especfico medio de las pastas de cemento portland es de 0,40 cm3/g.Conviene no confundir el volumen especfico de la pasta con el volumen especfico del "gel de cemento", definido como el volumen de peso de cemento hidratado y desecado, que es de 0,567cm3/g. Continuidad de los porosLa permeabilidad de la pasta de cemento a los fluidos indica que el sistema de poros es continuo.En la pasta fresca es evidente que el espacio intersticial consta de capilares continuos, pero conforme progresa la hidratacin aumenta el "gel de cemento" y disminuye el tamao de los capilares. La destruccin de la continuidad capilar no destruye la continuidad del sistema de poros, como un todo. Si no existiera un sistema capilar continuo, no podra atravesar un fluido el "gel de cemento".Powers ha comprobado experimentalmente que las superficies slidas sobre las que tiene lugar el flujo son las partculas del gel.

3.4. Fraguado y endurecimiento de la pasta de cementoEl cemento al ser mezclado con agua forma una pasta, que tiene la propiedad de rigidizarse progresivamente hasta constituir un slido de creciente dureza y resistencia.Estas caractersticas son causadas por un proceso fsico-qumico derivado de la reaccin qumica del agua con las fases mineralizadas del clinquer y que en su primera etapa incluye la solucin en agua de los compuestos anhidros del cemento, formando compuestos hidratados.A partir de ese momento el proceso no es cabalmente conocido, existiendo teoras que suponen la precipitacin de los compuestos hidratados, con la formacin de cristales entreverados entre si que desarrollen fuerzas de adherencia, las que producen el endurecimiento de la pasta (Teora cristaloidal de Le Chatalier) o alternativamente por el endurecimiento superficial de un gel formado a partir de dichos compuestos hidratados (Teora coloidal de Michaelis),Estimndose actualmente que el proceso presenta caractersticas mixtas.El endurecimiento de la pasta de cemento muestra particularidades que son de inters para el desarrollo de obras de ingeniera: La reaccin qumica producida es exotrmica, con desprendimiento de calor, especialmente en los primeros das. Durante su desarrollo se producen variaciones de volumen, de dilatacin si el ambiente tiene un alto contenido de humedad o de contraccin si este es bajo.El proceso producido es dependiente de las caractersticas del cemento, principalmente de su composicin y de su finura, los cuales condicionan en especial la velocidad de su generacin.

3.5. Fases de la elaboracin de la pasta

Dosificacin de los ingredientes

Modo de aadir agua

Mezcla de los ingredientes

Prueba de consistencia

IV. MATERIALES E INSTRUMENTOS

IV. MATERIALES E INSTRUMENTOS

INSTRUMENTOSDESCRIPCION

Precisin: 0.01g Este instrumento sirve para hacer mediciones por kilos de masa. Se utiliz para medir las masas de las muestras, as como de los depsitos pequeos de metal

MATERIALESDESCRIPCIN

Es un material aglomerante, viene a ser el componente principal de un concreto. En este caso fue utilizado para mezclarlo con agua, agregados en diferentes cantidades; para formar concretos de diferentes concentraciones.

Utilizado para hacer reaccionar el cemento y convertirlo en un mortero.

Depsitos de plstico, utilizado para mezclar los aditivos, cemento y agua.

V. PROCESO EXPERIMENTAL

V. PROCESO EXPERIMENTAL

5.1. Primero, sabiendo ya las proporciones, empezamos a pesar los 100g de cemento y las diferentes cantidades de agua medidas en forma creciente de 10g

5.2. Al tener lista los materiales medidos y pesados, procedemos a mezclar primero 100g de cemento tipo I ICO con 10g de agua, luego 100g ms con 20g de agua y as hasta llegar a mezclarse 100g de cemento con 100g de agua.

5.3 Al mezclar, debemos observar que caractersticas o fenmenos se aprecian en cada recipiente con la mezclas.

5.3. Seguidamente se codifico cada recipiente con la proporcin respectiva, para llevar un buen manejo de la prctica.

5.4. Una vez obtenida nuestras 10 proporciones de agua/cemento pasamos a homogenizar las mezclas, haciendo caer el recipiente de una altura pequea de 5 o 10cm.

5.5. Dejamos reposar.

VI. RESULTADOS Y DISCUSION

VI. RESULTADOS Y DISCUSIN

6.1. RESULTADOS DE LA PASTA DE CEMENTO

Muestra N1

Cemento : 100 g.Agua : 10 g.Proporcin a/c : 0.1

.Se producen bolas de diferentes dimensiones, la mezcla de fluidez completamente seca obtuvo prcticamente un color tpico del cemento (gris claro).

Muestra N2


Se producen bolas o grumos de iguales dimensiones pero de mayor tamao que de los de la mezcla 0.1. color gris.

Muestra N3


Pasta espesa con buena trabajabilidad. Color gris oscuro. Mezcla ptima.

Muestra N4


Mezcla con aceptable trabajabilidad a pesar de su fluidez. Con aceptable consistencia.

Muestra N5


Apartir de esta mezcla, las pastas empiezan a elevar su contenido de agua y por lo tanto su fluidez pudindose notar la exagerada agua que no termina de reaccionar con el cemento (proporciones 0.6 , 0.7 , 0.8 , 0.9 y 1.0)

Muestra N6


Muestra N7


Muestra N8


Muestra N9


Muestra N10

Cemento : 100 g.Agua : 100 g.Proporcin a/c : 1

6.2. DISCUSION

Dado que usamos el cemento portland mejorado: Extra forte tipo ICO pudimos observar y analizar sus propiedades cuando reaccionaba con el agua en diferentes proporciones de volumen, en cada muestra de mezcla de mortero con agua vimos que conforme iba aumentando su contenido de agua su fluidez cambiaba poco a poco, este cambio especialmente se puede observar en las proporciones 0.1 y 0.2 de estar secas llegan a formarse ya un gel espeso con buena trabajabilidad como la proporcin 0.3, asi como tambin el 0.4 que pese a su poca trabajabilidad se podra utilizar como un buen mortero.

En las mezclas con elevado porcentaje de agua logramos observar que el agua sobra, esto debido a que no hubo suficiente cemento o execiva agua para lograr toda la reaccin de hidratacin. (exotrmica)

La relacin agua / cemento crece cuando aumenta la cantidad de agua y decrece cuando aumenta el contenido de cemento. En todos los casos, cuanto ms baja es la relacin agua / cemento tanto ms favorables son las propiedades de la pasta de cemento endurecida.

Para poder analizar lo que suceda fue necesario tener presentes cuatro factores muy importantes: la relacin A/C, la relacin cemento/agregado, la distribucin granulomtrica, y por supuesto la consistencia de la mezcla y resistencia del concreto ya que iba cambiando todo en cada muestra realizada.

En este primer ensayo de laboratorio tuvimos que homogenizar las 10 muestras que habamos hecho y esperar unos 15minutos con la intencin que tener una mejor visin al analizar que pasaba con cada mortero ya que al reaccionar con diferentes volmenes de agua estos cambiaban sus caractersticas y propiedades, dado que si no hubiramos homogenizado las muestras, se hubiera hecho ms difcil tratar de interpretar que ocurra en cada recipiente donde se alojaban las muestras con la mezcla de agua y cemento. Y adems esta hogenizacion de las mezclas nos servir en un futuro cercano analizar mejor su exudacin.

Grafica N01: grafica de las proporciones de agua/ cemento de acuerdo a su consistenciaFuente propia

La relacin A/C, como se ve en los resultados de los distintos grupos, influye mucho en la consistencia de la mezcla, pues cuanta mayor cantidad de agua, mayor fluidez en la mezcla, mayor plasticidad y mayor trabajabilidad. Por lo tanto, se observa que las proporciones de .03 y 0.4, para nosotros, son las ms ptimas.

Debido a lo observado en las grficas 01 y 02, podemos decir que al alterar la relacin A/C, este constituye el factor ms importante que determina las propiedades del cemento, porque las reacciones de hidratacin del cemento son las que determinan su resistencia; al elaborarlo, la consistencia depende de la cantidad de agua y el curado necesita de sta para mejorar las propiedades del concreto.

Grfica.N02: Grafica de la relacin agua/ cemento de acuerdo a su fluidez en la mezcla

Fuente propia

Se puede interpretar que en el caso de las muestras con la menor relacin A/C: 0.1 y 0.2 significa que presenta una consistencia seca, es decir, poca cantidad de agua, y ser muy difcil de trabajar. Las muestras 3,4 y 5 con relaciones de 0.3, 0.4, 0.5 respectivamente presentaron una consistencia plstica, lo cual significa que fluir sin segregarse, es decir, sin que sus componentes se separen al realizar el colocado o trabajarlo; por tanto, es muy accesible para manipular.

La muestra 4 con relacin 0.4 presenta una consistencia fluida, lo cual significa gran cantidad de agua y se manifiesta con mucha liquidez, que indica buena trabajabilidad. Las muestras 6, 7, 8,9 y 10 se consideran con consistencia lquida, porque el cemento tiene exceso de agua y afecta todas las propiedades del concreto, pues no es trabajable y se pierde la adhesin de los componentes de la mezcla.

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

Se determin que las condiciones de trabajabilidad son variables de acuerdo a la proporcin de cemento y agua usados, es decir a mayor proporcin agua/cemento mayor consistencia. Las mejores proporciones con fluidez ptimas fueron las de 0.3 y 0.4. Segn el grafic de fluidez vs relacin agua/ cemento se tiene que con la relacin 0.1 se obtiene una mezcla muy seca y con la relacin 1 una mezcla muy liquida. Teniendo en cuenta la trabajabilidad se analiz que la ms ptima fue la 0.3.

RECOMENDACIONES

El agua a utilizar debe ser limpia, libre de basuras y tierra. Tener en cuenta el tipo de cemento a utilizar y sus propiedades de acuerdo a su tiempo de fraguado para manejar la mezcla. No reutilizar el cemento laboratorio ya que pueden adquirir otros materiales que daen su composicin. Observar que donde se fabrique la mezcla no absorba agua adicionada. Evitar sacar el cemento innecesario de la bolsa para impedir daar sus caractersticas fsicas y qumicas.

VIII. BIBLIOGRAFIA

VIII. BIBLIOGRAFIA

(1) T. C. POWERS y T. L. BROWNYARD: Jour Am. Concr. Inst. (1947).

(2) W. CZERNIN: Zement und Betn (1959).

(3) ANN : Jour. P.C.A. Research and Development Laboratories (1964).

(3) L. TOMES, C. HUNT y R. BLAINE: Jour. Res. Nat. Bur. Stand. (1957).

(5) G. PICKETT: Jour. Am. Concr. Inst. (1956).

(6) T. C. POWERs y T. L. BROWNYARD: Jour. Am. Concr. Inst. (1947).

(7) T. C. POWERs, H. MANN y L. COPELAND: Higway Res. Bd. Washington Special Report (1959).

IX. APENDICE

IX. APENDICE

CEMENTO EXTRAFORTE ICOEl cemento Extraforte ICo es un cemento de uso general recomendado para columnas, vigas, losas, cimentaciones y otras obras que no se encuentren en ambientes hmedos-salitrosos.Este cemento contiene adiciones especialmente seleccionadas y formuladas que le brindan buena resistencia a la compresin, mejor maleabilidad y moderado calor de hidratacin.Propiedades Moderado calor de hidratacin Mejor trabajabilidadAplicaciones Obras de concreto y de concreto armado en general Morteros en general Pavimentos y cimentaciones Estructuras de concreto masivo

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