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Universidad Central Del Ecuador Facultad De Ingeniería, Ciencias Físicas Y Matemática Carrera De Ingeniería Civil Ensayo De Materiales II

Consistencia Normal Del Cemento Y Tiempos De Fraguado Informe N° 1 Nombre: Columba Farinango Katherine Paola Cuarto Semestre Paralelo Primero Fecha De Realización: 03 de abril del 2017 Fecha De Entrega: 10 de abril del 2017 Grupo N° 4

Lunes, 9:00 am

1. INTRODUCCIÓN El cemento es un conglomerante hidráulico, es decir, un material inorgánico que resulta de la combinación de caliza y arcilla calcinada y posteriormente molida, que al entrar en contacto con agua forma la reacción química que permite la hidratación y el desarrollo de sus propiedades se solidifica y vuelve duro, su uso esta ligado a la construcción e ingeniería civil. (IECA,2015) La consistencia normal del cemento permite conocer la cantidad de agua que se necesita agregar en un peso de cemento de 650 gr, para que la pasta de cemento alcance una fluidez optima y una plasticidad perfecta. Los valores típicos de la consistencia normal se encuentran entre un 23% y 33%. se utiliza principalmente para determinar el tiempo de fraguado, la estabilidad de volumen, el calor de hidratación y la resistencia mecánica. Para el ensayo de laboratorio se utiliza un aparato conocido con el nombre de Aparato de Vicat, el cual tiene la función de proporcionar la penetración lograda por una aguja, es decir refiere a la resistencia que pone la pasta a la penetración de una aguja normalizada por el aparato. El agua de consistencia normal se describe al agua necesaria para la aguja de 10mm es decir (1cm) de diámetro del aparato Vicat penetre 10mm +/- 1mm durante 30 segundos en una pasta de cemento, después de hacerse iniciado la prueba. " 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 y en las normas de los distintos países del mundo relacionados con el cemento. "(Tébar, 2009) "El tiempo de fraguado es una etapa en el cual mediante reacciones químicas del cemento y el agua conduce a un proceso, que mediante diferentes velocidad de reacción, produce calor y da origen a nuevos compuestos, estos en la pasta de cemento generan que este endurezca y aglutine al agregado de la mezcla de hormigón, y se ponga fuerte y denso, adquiriendo de este modo una cierta resistencia, este tiempo es de mucha importancia debido a que nos permite colocar y acabar el hormigón."(Gabalec, 2008)

Tébar, D. (2 de Septiembre). Normalización del Cemento, Tiempo de fraguado. obtenido de > consultado, abril del 2017. IECA, Componentes y propiedades del cemento. disponible en > consultado, abril del 2017. Gabalec, M. (2008). Método de ensayo para determinar la consistencia normal del cemento hidráulico> consultado, abril del 2017.

2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVOS GENERALES  Determinar la consistencia normal de una pasta de cemento ARMADURO y SELVA ALEGRE para obtener la cantidad de agua necesaria que necesita la mezcla, mediante el método del aparato de Vicat.  Establecer el tiempo de fraguado inicial y final de las dos pasta de cemento ARMADURO y SELVA ALEGRE, con la utilización del aparato de Vicat. 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS  Ejecutar la practica mediante las normas NTE INEN 155,157,158.  Seleccionar la cantidad de agua requerida para una consistencia normal con una muestra de (650 gr) de cemento ARMADURO con los porcentajes de agua de 27%,28%,29% y 30%.  Seleccionar la cantidad de agua requerida para una consistencia normal con una muestra de (650 gr) de cemento SELVA ALEGRE con los porcentajes de agua de 27%,28%,29% y 30%.  Analizar las características de cada pasta obtenida con los diferentes porcentajes de agua.

3. EQUIPOS, MATERIALES Y HERRAMIENTAS 3.1. EQUIPOS N° NOMBRE 1 Aparato de Vicat

APRECIACIÓN +/- 1mm

2 3 4

Balanza Vaso de precipitación Cono troncado

+/-0.01gr +/-100ml

5

Cronometro

+/-0.01s

DESCRIPCIÓN Dimensiones de las agujas: Mayor: 10 mm +/- 0.05mm Menor: 1mm +/- 0.05 mm Capacidad: 4000g Capacidad:1000ml Dimensiones: B=70mm, b=60mm,h=40mm

3.2. MATERIALES N° 1

NOMBRE Cemento Armaduro

CANTIDAD 650gr

2

Cemento Selva Alegre

650gr

3

Agua

175,5 gr (27%) 188,5 gr (29%)

3.3. HERRAMIENTAS

DESCRIPCIÓN Para construcción en general Cemento portland puzolanico tipo IP Uso general en hormigones Cemento portland puzolanico tipo IP Agua Potable

N° 1

NOMBRE Mezclador

2 3

Pipeta Espátula mecánica

APRECIACIÓN Velocidad Baja:140rpm +/-5rpm Velocidad Media:285rpm +/10rpm +/-0.1ml

DESCRIPCIÓN Dispositivo mecánico Tipo epicíclico Capacidad: 10ml Lámina plana angosta adherida a un mango de madera

4. PROCEDIMIENTO

4.1. Procedimiento para la mezcla de pasta

1. Calcular 650gr de cemento Armadura o Selva Alegre en la balanza. 2. Calcular los diferentes porcentajes de agua 27,28,29 y 30 mediante un vaso de precipitación. 3. Colocar los 650gr de cemento en el tazón y luego el porcentaje de agua pre establecidos y dejarlo 30 segundos para que absorba el agua. Durante este tiempo preparar la mezcladora mecánica. 4. Una vez colocado el tazón en un tiempo de 30 segundos, arrancar la mezcladora a velocidad baja 140rpm +/- 5rpm y dejar que se mezcle por 30 segundos. 5. Detener la mezcladora y remover hacia adentro la pasta que se haya adherido en las paredes del tazón, este proceso durante 15 segundos. 6. Una vez más arrancar la mezcladora a velocidad media de 285 rpm +/- 10 rpm, por un tiempo de 60 segundos.

4.2. Procedimiento para la determinación de consistencia. METODO DE VICAT.

1. Una vez obtenida la pasta y con la manos enguantadas sacar la masa del tazón y lanzar seis veces de una mano a la otra, estas deben estar separadas a una distancia de 15 cm, de manera que se forme una bola, este proceso se realizara durante 30 segundos. 2. Introducir esta pasta en forma de esfera dentro del cono troncado por la boca más ancha y tratando de tener una mínima manipulación adicional. 3. Retirar el exceso de pasta del extremo más ancho del cono troncado con la palma de la mano y corta el exceso de pasta del extremo menor con la espátula.

4. Poner la pasta confinada dentro del cono truncado sobre la placa de vidrio y bajo la aguja de Vicat de mayor diámetro (10mm) y dejarla caer sobre el espécimen. este proceso se realizara en un tiempo de 30 segundos. 5. Anotar la medida de penetración que la aguja de 10 mm penetra en el espécimen. 6. Realizar estos pasos para cada muestra de cemento(Armadura y Selva Alegre).

4.3. Procedimiento para determinar el tiempo de fraguado. 1. 2.

3. 4. 5.

Dejar que la muestra repose durante 30 minutos. Determinar la penetración de la aguja de Vicat de 1mm después que haya transcurrido los 30 minutos, después realizar cada 15 o 20 minutos y registrar los datos hasta que se obtenga una penetración de 0 mm. Limpiar la aguja de Vicat de 1mm con la franela antes de realizar una nueva penetración. Realizar cada ensayo de penetración por lo menos a 5mm de distancia de cualquier penetración previo a una distancia de 10 mm de la cara inferior del modelo. Determinar como tiempo de fraguado a la primera medición de la penetración que no marque en la superficie del espécimen.

5. TABLAS, DATOS Y DIAGRAMAS Tabla 1. Consistencia normal del cemento armadura. Cemento: ARMADURA Masa Volumen Lectura Lectura cemento de agua inicial final gr ml mm mm 650 175500 4 7

Penetra ción mm 3

Cantidad de agua % 27

650

182000

0

7

7

28

650

188500

1

8

7

29

650

195000

2

13

11

30

Temper Hume Observación atura dad °C Pasta Seca de baja 20 25 consistencia Homogénea, 21 24 plástica Homogénea, 22 23 plástica Moldeable, mayor 22 23 cohesión

6. TABLAS, DATOS Y DIAGRAMAS Tabla 2. Consistencia normal del cemento Selva Alegre. Cemento: SELVA ALEGRE Masa Volumen Lectura Lectura cemento de agua inicial final gr ml mm mm 650 182000 1 6

Penetra ción mm 5

Cantidad de agua % 28

Temper atura °C 20

Hume dad

Observación

25

Homogénea, plástica Homogénea, plástica Moldeable, mayor cohesión

650

188500

0

7

7

29

21

25

650

195000

0

11

11

30

21

23

Tabla 3. Tiempo de Fraguado del cemento armadura (método de Vicat)

Tabla 4. Tiempo de Fraguado del cemento Selva Alegre (método de Vicat)

Cemento: ARMADURA Tiempo Inicial: 11:23 am Tiempo Final: 16:25 pm HORA HUNDIMIENTO(mm) 11:23 49 11:53 49 12:23 48 12:53 40 13:23 38 13:40 36 14:00 34 14:20 25 14:40 19 15:00 13 15:20 10 15:40 4 15:55 3 16:10 1 16:25 0

Cemento: SELVA ALEGRE Tiempo Inicial: 11:23 am Tiempo Final: 16:25 pm HORA HUNDIMIENTO(mm) 11:22 40 11:47 40 12:17 40 12:47 39 13:07 34 13:17 31 13:27 29 13:42 28 13:48 25 14:22 20 14:32 15 14:48 9 14:53 4 15:03 3 15:13 2 15:25 0.5 15:40 0.2 16:17 0

Diagrama 1. Consistencia Normal del Cemento Armaduro.

CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO ARMADURA 12 y = 2.4x - 61.4 R² = 0.9

10

Penetración(mm)

8

6

4

2

0 26.5

27

27.5

28

28.5

29

Cantidad de agua en porcentaje (%)

Escala X=1.5cm= 0.5 % y: 1cm=2 mm

29.5

30

30.5

Diagrama 2. Consistencia Normal del Cemento Selva Alegre.

CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO SELVA ALEGRE y = 3x - 79.333 R² = 0.9643

12

10

Penetraciión(mm)

8

6

4

2

0 27.5

28

28.5

29

Cantidad de agua en porcentaje (%)

Escala X: 3cm= 0.5 % y: 1.5cm=2 mm

29.5

30

30.5

7.

CÁLCULOS TÍPICOS 𝑐=

𝑊𝑎 ∗ 100 𝑊𝑐

Calculo de agua en el 27% 𝑊𝑎 =

𝐶 ∗ 𝑊𝑐 100

𝑊𝑎 =

27% ∗ 650𝑔𝑟 100%

𝑾𝒂 = 𝟏𝟕𝟓. 𝟓𝒈𝒓 Calculo del volumen de agua Densidad del volumen de agua = 1gr/cm3 𝑉= 𝑉=



𝑀 𝑑

𝑀1 = 17550𝑚𝑙 1𝑔𝑟 𝑐𝑚3

Tiempo de fraguado inicial del cemento ARMADURA

E=tiempo en minutos de la ultima penetración mayor que 25mm. H=tiempo en minutos de la primera penetración mayor que 25mm. C=lectura de penetración al tiempo E. D=lectura de penetración al tiempo H.

8. CONCLUSIONES  En el ensayo con 650gr de cemento Armaduro al 27% de agua (175.5gr) dio como resultado 3mm de penetración y una pasta seca y de baja consistencia, no trabajable, ya que al momento de realizar la esfera lanzando de mano a mano el espécimen se desmorona en grupos, por lo que aseguramos que el 27% no es ideal para mezclas.  El ensayo con 650gr de cemento Armaduro al 28% de agua (182gr) dio como resultado 7mm de penetración y una pasta homogénea y plástica, poco trabajable, por lo tanto, el 28% de agua no es ideal.  El ensayo con 650gr de cemento Armaduro al 29% de agua (188.5gr) dio como resultado una pasta homogénea, plástica y un poco trabajable, la penetración de la aguja de Vicat en el espécimen fue de 7mm valor que no se encuentra establecido en la norma NTE INEN 157, por lo tanto, el 29% de agua no es ideal.  En el ensayo con 650gr de cemento Armaduro al 30% de agua (195gr) dio como resultado una masa de mayor cohesión, moldeable, plástica, con una penetración de 11mm valor que se encuentra en los parámetros establecidos en la NTE INEN 157, por lo que concluimos que el 30% de agua es la ideal.  En el ensayo con cemento Selva Alegre al 28% de agua (182gr) dio como resultado una pasta homogénea plástica, poco trabajable, con el aparato de Vicat la aguja de 10mm penetro en el espécimen 5mm, lo cual indica que no se cumple con la norma NTE INEN 157, es decir que el 28% de agua no es la cantidad ideal.  En el ensayo con 650gr de cemento Selva Alegre al 29% de agua (188.5gr) dio como resultado una pasta homogénea plástica, poco trabajable, con el aparato de Vicat la aguja de 10mm penetro en el espécimen 7mm, lo cual indica que no se cumple con la norma NTE INEN 157, es decir que el 29% de agua no es la cantidad ideal.  En el caso del cemento Selva alegre con 650gr de cemento y 30% de agua (195gr) dio como resultado una pasta homogénea plástica, manejable, ya que en el ensayo con el aparato de Vicat la aguja de 10mm penetro en el espécimen 11mm valor que se encuentra en los parámetros de 10 */- 1mm establecido en la NTE INEN 157.  La práctica se realizo a una temperatura que oscila entre (20 a 22 )°C y con una humedad oscilante de (23 a 25).  El tiempo de fraguado del cemento Armadura es de 305minutos, mientras que del cemento Selva alegre es de 245minutos.  Es de suma importancia conocer el tiempo de fraguado y la cantidad de agua que necesita agregar para tener una pasta ideal y trabajable y del mismo modo que su fraguado sea rápido ya que en obras civiles se necesita del secado rápido para continuar con la obra.

9. RECOMENDACIONES   

Procurar no realizar la esfera de pasta con las manos dentro del recipiente ya que al hacerlo altera el ensayo y los datos obtenidos no erróneos. Al momento de introducir la pasta dentro del cono troncado, hacerlo por la boca más ancha sin obstruir la boca del cono más pequeño para no alterar los resultados. Después de cada medición con la aguja de Vicat, procure mantener la aguja de 1mm limpia ya que adherido puede afectar a la penetración haciendo que disminuya o aumente.

10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Tébar, D. (2 de Septiembre). Normalización del Cemento, Tiempo de fraguado. obtenido de > consultado, abril del 2017. IECA, Componentes y propiedades del cemento. disponible en > consultado, abril del 2017.

Gabalec, M. (2008). Método de ensayo para determinar la consistencia normal del cemento hidráulico> consultado, abril del 2017.

11. ANEXOS EQUIPOS Y HERRAMIENTAS Aparato de Vicat

Balanza

Mezcladora Mecánica

Pipeta

Vaso de precipitación

Cono troncado

Espátula

Termómetro

Cronometro

MATERIALES Cemento Armadura

Cemento Selva Alegre

12. NORMAS NTE INEN 155

NTE INEN 157

NTE INEN158