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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL

FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”

“UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES“

FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TEMA : FRAGUADO DEL CONCRETO

ASESOR : INGA DÍAZ, GILMER

AUTORES : BALBÍN GARCÍA, RAQUEL

CÓRDOVA SULLCA, LUIS CESAR

CURISINCHE AMAYA, ROBBY MARCO

MEDINA SUAZO, KEN JAIR

HUANCAYO – PERÚ 2015

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LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DE CONCRETO



INTRODUCCIÓN

El tiempo de fraguado de los cementos es una de las características físicas y mecánicas de cumplimiento obligatorio de los mismos en el Pliego RC-75 (1) y en las normas de los distintos países del mundo relacionadas con el cemento.

Dentro del proceso general de endurecimiento se presenta un estado en que la mezcla pierde apreciablemente su plasticidad y se vuelve difícil de manejar; tal estado corresponde al fraguado inicial de la mezcla. A medida que se produce el endurecimiento normal de la mezcla, se presenta un nuevo estado en el cual la consistencia ha alcanzado un valor muy apreciable; este estado se denomina fraguado final. La determinación de estos dos estados, cuyo lapso comprendido entre ambos se llama tiempo de fraguado de la mezcla, es muy poco precisa y sólo debe tomarse a título de guía comparativa. El tiempo de fraguado inicial es el mismo para los cinco tipos de cemento enunciados y alcanza un valor de 45 a 60 minutos, el tiempo de fraguado final se estima en 10 horas aproximadamente. En resumen, puede definirse como tiempo de fraguado de una mezcla determinada, el lapso necesario para que la mezcla pase del estado fluido al sólido.

Es necesario colocar la mezcla en los moldes antes de que inicie el fraguado y de preferencia dentro de los primeros 30 minutos de fabricada. Cuando se presentan problemas especiales que demandan un tiempo adicional para el transporte del concreto de la fábrica a la obra, se recurre al uso de “retardantes” del fraguado, compuestos de yeso o de anhídrido sulfúrico; de igual manera, puede acelerarse el fraguado con la adición de sustancias alcalinas o sales como el cloruro de calcio. Endurecimiento del concreto.

FRAGUADO DEL CONCRETO2




Marco Teórico Fraguado y endurecimiento

El fraguado se refiere al paso en una pasta o mezcla, del estado fluido al rígido, esto suele malinterpretarse con el endurecimiento que es solo la ganancia de resistencia de la pasta. Vemos dos tiempos de fraguados en el proceso en general:

Fraguado inicial: Tiempo que pasa desde que el cemento entra en contacto con el agua hasta que pierde fluidez y deja de ser plástica.

Fraguado final: Desde que termina el fraguado inicial hasta que comienza a ganar cierta resistencia (endurecimiento).Cuando el cemento entra en contacto con el agua inician las reacciones químicas en las cuales el cemento se transforma en un enlazaste, en otras palabras con el paso del tiempo producen una masa firme y dura que envuelve a los componentes de la mezcla y los mantiene juntos.

Algunos factores que se ven involucrados en los tiempos de fragua son:

Relación de agua/cemento: entre más liquida sea la pasta más tardará el tiempo de fraguado pues es muy fluida y tardará su tiempo en perder esa fluidez. Temperatura ambiente: entre más alta sea la temperatura más rápido se secará el agua de la pasta y perderá el componente que le da fluidez.Humedad relativa: si la saturación de humedad es baja, el ambiente intentará quitarle humedad a la pasta y se secará más rápido.

FRAGUADO

El fraguado es el proceso de endurecimiento y pérdida de plasticidad

del hormigón (o mortero de cemento), producido por la desecación y recristalización de los

hidróxidos metálicos —procedentes de la reacción química del agua de amasado— con los

óxidos metálicos presentes en el Clinker que compone el cemento.

También se denomina fraguado al proceso de endurecimiento de la pasta de yeso o

del mortero de cal.

En el proceso general de endurecimiento del hormigón se presenta un estado de fraguado

inicial en que la mezcla pierde su plasticidad. Se denomina fraguado final al estado en el

cual la consistencia ha alcanzado un valor muy apreciable. El tiempo comprendido entre

estos dos estados se llama tiempo de fraguado de la mezcla que se estima en unas diez

horas, aunque varía dependiendo de la humedad relativa, temperatura ambiente, etc.

Se pueden añadir aditivos retardantes o acelerantes del fraguado que permiten su mejor

manejo en obra.

Curado del hormigón

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https://es.wikipedia.org/wiki/Aditivos_para_hormig%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Mortero_de_cal

https://es.wikipedia.org/wiki/Yeso

https://es.wikipedia.org/wiki/Cemento

https://es.wikipedia.org/wiki/Mortero_de_cemento

https://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n



El curado se realiza durante el proceso de fraguado del hormigón para asegurar su

adecuada humedad, adoptando las medidas oportunas durante el plazo que se establezca

en las Prescripciones Técnicas, en función del tipo, clase y categoría del cemento, de la

temperatura y grado de humedad del ambiente. A los cuatro días el hormigón tiene una

resistencia adecuada para quitar la formaleta y el periodo de curado debe ser por 28 días

para no tener problemas en la resistencia proyectada del concreto. El método ideal es usar

el agua para ayudar a la hidratación de la pasta de cemento. Se puede proceder a retener

la humedad mediante un material protector adecuado o mediante riego controlado,

evitando producir deslavado. El curado debe durar hasta que, como mínimo, el hormigón

haya alcanzado el 70% de la resistencia de proyecto.

Entre los métodos especiales de curado, destacan el curado por calor, inmersión o

mediante vapor de agua que se iniciará una vez transcurrido el período de prefraguado.

FENÓMENOS EN EL FRAGUADO

Es posible que se den 2 tipos diferentes de fenómenos durante el proceso de fraguado: Fraguado relámpago: hay fraguado relámpago cuando la mezcla se vuelve rígida de manera muy rápida perdiendo toda su plasticidad sin poder recuperarla, esto se da debida a una deficiencia de yeso en la mezcla de cemento Fraguado falso: la pasta se vuelve rígida en los primeros 10 minutos después de mezclado pero no pierde plasticidad, puede volver a ser fluida solo con batirla sin añadir agua aunque puede perder un poco de la resistencia final, esto se produce posiblemente por malas condiciones de almacenamiento o la mezcla del yeso con clinker caliente en la elaboración del cemento. Hay diferentes tipos de concreto con diferentes tiempos de fraguado, como podemos ver en el siguiente gráfico: Gráfico N°1. Tiempo de fraguado por tipo de cemento

Proceso de hidratación de cementos Portland

Primera etapa: se caracteriza por la formación de hidróxidos de calcio y de estringita a temperatura ambiente; esta etapa ocurre inmediatamente después del inicio del amasado (3 a 10 min). Segunda etapa: Inicia una hora después con la formación de pequeñísimos cristales con tubosidades de silicato de calcio hidratado (tobermorita). La tobermorita y la estringita crecen en forma de tubificación y se subdividen cada vez más de este modo, formando entrecruzamientos de microcristales fibrosos y aciculares lo cual da lugar a la estructura básica. Esta segunda etapa tiene una duración de hasta 24 horas y es de suma importancia para el desarrollo de la resistencia mecánica. Al terminar la segunda etapa se concluye la formación de la estringita, ya que después de 24 horas se ha consumido todo el yeso en condiciones normales. Tercera etapa: se extiende hasta la hidratación total y los poros existentes se llenan con los productos de la hidratación que se producen en cada caso y, como consecuencia, se aumenta la capacidad de la estructura.

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ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE LA DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE FRAGUADO DE LOS CEMENTOS

La evolución que, a lo largo del tiempo, experimenta el sistema cemento-agua (y eventualmente una tercera fase que puede ser el aire), con un gran contenido de fase sólida —aproximadamente 70 a 77 % en peso—, como consecuencia de las reacciones que tienen lugar, se ha seguido experimentalmente por medio de numerosos métodos (químicos, térmicos, eléctricos, mecánicos, sónicos, reológicos, etcétera) según la(s) variable(s) que se midan (9) a (23). Así se puede seguir por:

a) La variación de la concentración iónica en el agua (disolución intersticial) y/o la evolución de los compuestos del sistema cemento-agua por técnicas instrumentales, por ejemplo: análisis térmicos, difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja, análisis microscópico, resonancia magnética nuclear, espectrometría mossbauer, etc. (Métodos químicos).

b) El desprendimiento energético que se produce como consecuencia de las reacciones exotérmicas de hidratación. (Métodos térmicos) c) La modificación de las propiedades eléctricas del sistema cemento-agua. (Métodos eléctricos).

d) Las variaciones de las características físico-mecánicas de la pasta de cemento a lo largo del tiempo, por ejemplo: la plasticidad y las resistencias mecánicas, las cuales se pueden seguir por ensayos de penetración (equipo de Vicat, sonda de Tetmajer, aparato de Gillmore, etc.) o por técnicas sónicas que permiten detectar puntos singulares.

e) La evolución de las características físicas, como por ejemplo las propiedades reológicas, bien por medio del viscosímetro de cilindros coaxiales, bien por la transmisión de presiones a la pasta de cemento, bien por son

ESTUDIO DEL MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO,

a) El proyecto de norma pr EN 112 "Méthodes d'essai des ciments. Determination du temps de prise et de la stabilité" del Comité Europeo de Normalización (CEN), elaborado por el Grupo de Trabajo 2 (GT 2) del Comité Técnico 51 (TC 51) "Ciments", 47 © Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) http://materconstrucc.revistas.csic.es describe una técnica de trabajo para determinar el tiempo de fraguado y otra para la estabilidad de volumen de los cementos.

b) El tiempo de fraguado se define, según lo hacen otras normas, como el necesario para que, desde el comienzo del amasado mecánico, la penetración de una aguja cilindrica de acero en una pasta de cemento de consistencia normal alcance los valores especificados para el principio y para el final del fraguado. La penetración de la aguja ha de ser hasta una distancia de 4 ::_- 1 mm de la placa base del molde (ha de penetrar en la probeta 36 ± 1 mm) para el principio del fraguado y hasta 0,5 mm de la superficie superior, o menos, de la probeta para el final del fraguado. La aguja tiene 1,13 :: 0,05 mm de diámetro y una masa total, incluidas las partes mó- viles, de 300 :r 1 g. Para determinar el final del fraguado la aguja tiene en su extremo un accesorio en forma de corona o dedal (figura 8),

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c) Se dice que una pasta de cemento tiene la consistencia normal cuando el cemento amasado mecánicamente durante 3 minutos, con una cantidad apropiada de agua, permite que la sonda cilindrica, de 10 T 0,05 mm de diámetro y con una masa de 300 ± 1 g, penetre hasta una distancia de 6 ~. 1 mm de la placa base del molde; es decir, que alcance una profundidad de 34 z 1 mm en la probeta.

d) El amasada del sistema cemento-agua se hace mecánicamente con la amasadora especificada en el método de ensayo para determinar la resistencia mecánica de los cementos .El mencionado proyecto de norma pr EN 112 admite el amasado por cualquier otro método, mecánico o manual, siempre que se obtengan los mismos resultados que con el método especificado.

Condiciones del laboratorio Los laboratorios en donde se realicen las diversas operaciones, que comprende la técnica de trabajo de este método de ensayo, han de

reunir las siguientes condiciones

a) La temperatura y la humedad relativa del ambiente del laboratorio, en donde se efectúa la determinación de la cantidad de agua de amasado para la pasta de consistencia normal, así como la preparación de dicha pasta, han de ser 20 ± 2C y supe^rior o igual a 65 yí, respectivamente. Estas condiciones, que también son necesarias para preparar las probetas de mortero a partir de las cuales se determinan las resistencias mecánicas, son fáciles de conseguir como se indicó en , climatizando el laboratorio o instalando un equipo de aire acondicionado, en la mayoría de los casos, capaz de mantener en las distintas épocas del año las condiciones mencionadas. La temperatura del laboratorio y la humedad relativa del ambiente, especificadas en el Pliego RC-75, han de estar comprendidas entre 18 y 25"C, la primera, y no ser inferior a 50 %, la segunda.

b) Para determinar el tiempo de fraguado el laboratorio debe tener una sala o un armario húmedo, de volumen conveniente, con equipos apropiados para mantener una temperatura de 20 ± 2"C y una humedad relativa en el ambiente de, al menos, 90 %. Si la conservación de la probeta se hace bajo agua se necesita un baño que permita tener el agua a 20 -^ T'C. 48 © Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) http://materconstrucc.revistas.csic.es El Pliego RC-75 especifica que la temperatura de la sala donde se verifica la prueba para determinar el tiempo de fraguado debe estar comprendida entre 18" y 25'C y la humedad relativa del aire no debe ser inferior al 50 %.

c) Asimismo, la temperatura y la humedad relativa del ambiente de las zonas en donde se encuentran las cámaras o armarios húmedos, las de los recipientes de conservación y las de los equipos de trabajo se deben mantener en los límites fijados anteriormente.

d) Como puede apreciarse las condiciones reseñadas son análogas a las especificadas para preparar y conservar las probetas de mortero . Consideramos que las dos variables, temperatura y humedad relativa, de los laboratorios, así como de los medios de conservación, se deben medir y registrar, como ya se señalaba en , aun cuando el pr EN 112 no lo indica. 3.3. Condiciones de los materiales Los materiales, cemento y agua, necesarios para

preparar las probetas de pasta han de cumplir las siguientes condiciones:

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a) El cemento y el agua de amasado deben estar a la temperatura de 20" ± 2"C. La temperatura correcta de los materiales de ensayo se consigue manteniéndolos en una zona del laboratorio climatizado, con temperatura y humedad relativa controlada. La humedad relativa de la atmósfera en la sala de amasado debe ser, al menos, del 65 %.

b) El agua especificada que se utilice para amasar y para conservar las probetas debe ser destilada o desionizada. Además se puede utilizar cualquier agua, siempre que se pueda probar que con ella se obtienen los mismos resultados que con el agua especificada.

c) La cantidad de cemento que se utiliza es 500 g, pesados en una balanza que tenga una precisión de 0,5 % sobre la cantidad pesada.

d) La cantidad de agua para preparar la pasta de consistencia normal se debe pesar en el recipiente de acero de la amasadora, con una precisión de 0,5 % sobre la cantidad pesada, y debe verterse a partir de una probeta graduada.

e) El Pliego RC-75 utiliza 500 g de cemento y la cantidad precisa de agua, sin especificar sus características, para preparar la pasta de consistencia normal. La temperatura de las herramientas y materiales, excepto la del agua de amasado y conservación que debe ser 21'' ± 2''C, debe estar comprendida entre 18" y 25"C.

TIEMPO DE FRAGUADO DE MEZCLAS DE CONCRETO

Tiempo de fraguado inicial Es el tiempo que transcurre a partir del momento del contacto inicial del cemento con el agua, hasta que el mortero obtenido por el cribado del concreto presenta una resistencia a la penetración de 3 431,3 kPa (35 kg/cm2 ). Tiempo de fraguado final Es el tiempo que transcurre, a partir del momento que el cemento entra en contacto con el agua, hasta que el mortero obtenido por el cribado del concreto presenta una resistencia a la penetración de 27 451 kPa (280,7 kg/cm2 ).

Condiciones de humedad Para evitar una evaporación excesiva de humedad, se mantienen los especí- menes cubiertos con una tela húmeda durante todo el tiempo de la prueba, excepto al momento de remover el agua de sangrado, o al efectuar las pruebas de penetración.

Número de especímenes Se deben hacer mínimo 3 mezclas por separado para cada condición de ensaye y mezclas testigo para efectuar en cada una de ellas la prueba de tiempo de endurecimiento. Se debe efectuar por lo menos una prueba para cada variable en un día determinado. Se debe repetir en el menor número posible de días, la elaboración de las series.

Muestreo, método y equipo La muestra debe obtenerse de acuerdo a la Norma NMX C 161. Los recipientes para los especímenes de mortero deben ser rígidos, estancos, no absorbentes, de sección transversal circular o rectangular con dimensión mínima de 150 mm y altura de al menos 150 mm, sin aceitar.

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CONCLUSIONES

Primera El método de ensayo para determinar la consistencia normal de los cementos y el tiempo de fraguado, objeto del proyecto de norma (GEN) pr EN 112, tiene diferencias de consideración con relación al descrito en el Pliego RC-75, las cuales han quedado señaladas en el texto precedente.

Segunda Las cantidades utilizadas de cemento se pesan, tanto en el pr EN 112 como en el Pliego RC-75; sin embargo, las de agua se pesan en el primero y no se especifica en el segundo, así como la calidad de dicha agua, destilada o desionizada (pr EN 112), y la precisión de las medidas. Como tiempo CERO se toma en el pr EN 112 el final de la operación de poner en contacto el cemento con el agua y en el Pliego RC-75 desde que comienza el amasado.

Tercera La preparación de la pasta de cemento de consistencia normal se hace mecánicamente, durante 3 minutos, método especificado en el pr EN 112; este proyecto admite otros procedimientos, mecánicos o manuales, siempre que se obtengan los mismos resultados que con el método especificado. La elaboración de la pasta de consistencia normal, en el Pliego RC-75, se efectúa manualmente durante 2,5 minutos.

Cuarta Cuando la sonda penetra en la probeta hasta 6 ± 1 mm de la placa base o, lo que^ es lo mismo, cuando la penetración es 34 ± 1 mm, se obtiene la pasta de consistencia normal, según el pr EN 112, mientras que en el Pliego RC-75 dicha penetración debe ser de 10 ± 1 milímetros.

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BIBLIOGRAFÍA

(1) Pliego de prescripciones técnicas generales para la recepción de cementos (RC-75): B.O.E. n." 206, 18197-18213, (28-agosto-1975) y n." 207, 18299-18311 (29-agosto-1975).

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(3) ANÓNIMO: Cement standards of the world Portland cement and its derivations. Csmbureau; Paris, 1968.

(4) ADAM, M . : L'evolution des ciments vue par les constructeurs. Ann. de I'lnst. Tech. du Bat. et des Trav. Publ., 353, 113-135, (1977).

(5) HERRERO NUNEZ, E . : El Cemento, ese gran desconocido.—Influencia del cemento en la uniformidad de la resistencia del hormigón. Mat. de Const., 245, 37-42, (1972).

(6) BERL-LUNGE-D'ANS : Métodos de análisis quimico industrial. Tomo III (primera parte). Edit. Labor, S. A., Barcelona, Madrid, Buenos Aires, Rio de Janeiro, (1945), págs. 385-386.

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(8) CZERNIN, W . : La Química del Cemento; Edic. Palestra. Barcelona (1962), págs. 51-54.

(9) GASPAR-TEBAR, D . : Normalización del cemento. Resistencias mecánicas: Algunos comentarios sobre el método de ensayo. Mat. de Const., m, 11-25, (1980).

(10) TRIVIÑO, F . : Hidratación del cemento Portland: estudio por diversas técnicas; ION, 3S0, 123-133, (1973) y 3n, 188-200, (1973).

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