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CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO HIDRAULICO JULIAN RICARDO GALVIS DIAZ BACHILLER TECNICO EN ELECTRONICA INSTITUTO TECNICO SUPERIOR DAMASO ZAPATA [email protected] LAURA ESPERANZA HERNANDEZ BUITRAGO BACHILLER ACADEMICO COLEGIO LA MERCED [email protected] ANA MARIA LAMUS AVILA BACHILLER ACADEMICO COLEGIO SAN JUAN DE GIRON [email protected]

RESUMEN Pesar una muestra de cemento de aproximadamente 500 gr, luego verterla cuidadosamente en el recipiente de la maquina mezcladora; después verter por 30 segundos, cierta cantidad de agua previamente medida en una probeta. Activar la maquina en la primera velocidad y dejarla trabajar por 30 segundos. Más adelante utilizando una espátula retirar durante 15 segundos, la mezcla adherida a las paredes del recipiente. Para finalizar se enciende nuevamente la maquina por 60 segundos en segunda velocidad; obteniendo así una pasta de cemento. Tomamos del recipiente una muestra de pasta, teniendo sumo cuidado de no apretarla (con el fin de no alterar su compactación). Se moldea la pasta pasando de una mano a otra mano y se lleva a un molde (sin olvidar nivelamos la superficie con una espátula; retirando el excelente de muestra). Por último el molde con la pasta es puesta a prueba en la máquina de Vicat. PALABRAS CLAVE: Consistencia normal, resistencia, Aparato de Vicat, pasta de cemento, cemento fresco, graduación. ABSTRACT We weigh 500 gr of a cement sample, after we add the sample carefully on the recipient of the mixing machine. Then we add a certain amount of water previously measured in a test tube. Switch on the machine in first gear and let it work for 30 seconds. Later we removed the paste adhered to the vessel walls, using a spatula for 15 seconds. To finish we switch on the machine for 60 seconds in second gear; and we obtain a paste of cement. We take a sample of pasta in the machine container, being careful not to tighten (so as not to alter its compaction). We mold the sample, moving from hand to hand and bring it to a mold (don't forget level the surface with a spatula, removing the excess of the sample). Finally the mold with the paste is tested in Vicat machine. KEYWORDS: Normal consistency, strength, vicat needle, Cement paste, fresh cement, gradation.

INTRODUCCIÓN La determinación de la consistencia normal del cemento hidráulico se basa en la resistencia que opone la pasta del cemento a la penetración de la sonda del Aparato de Vicat, este proceso tiene como fin conocer la cantidad de agua que se necesita agregar al cemento para obtener una consistencia normal, mediante sucesivos ensayos de penetración en pastas con diferentes contenidos de agua, este proceso sirve como referencia para la realización de otras pruebas como: determinación de la resistencia a la tensión, tiempos de fraguado, sanidad del cemento, expansión en autoclave, y otras.

La importancia en la estimación de la consistencia normal radica en que los mortíferos se elaboran con materiales distintos químicamente entre sí, aunque nace el mismo concepto, cada material varía su composición de acuerdo a la empresa fabricadora de cemento, las condiciones químicas del agua, etc.

1. MARCO TEORICO En el siguiente ensayo buscaremos hallar la consistencia normal de concreto, es decir la cantidad de agua necesaria para que la pasta de cemento alcance una fluidez óptima y una plasticidad ideal. El cemento como agente conglomerante, necesita del agua para formar la reacción química que permita la hidratación y el desarrollo de sus propiedades tan importantes en la ingeniería: la formación de una roca artificial altamente resistente. El ingeniero francés Vicat, realizo abundantes estudios a mezclas de caliza y algunos conglomerados con el fin de determinar un método que permitiera comparar el tiempo transcurrido con la consistencia que iba alcanzando la mezcla determinado. [1] Los valores típicos de la consistencia normal están entre 23% y 33%. Se utiliza principalmente para determinar el tiempo de fraguado, la estabilidad de volumen, el calor de hidratación y la resistencia mecánica. Es un factor que no es índice de calidad del cemento. [2] Otros factores secundarios también influyen en dicho ensayo, aunque son pocos significativos siempre tendrá que apreciarse el hecho del ambiente y la temperatura donde este se realice ya que el comportamiento variara muy drásticamente entre zonas con condiciones opuestos.

2. MATERIALES Y EQUIPO USADO 2.1 Aparato de Vicat (fig1): Consta de un armazón con un vástago móvil provisto de una sonda de Tetmayer, un indicador y opcionalmente de un freno. El vástago se puede fijar en cualquier posición mediante un tornillo. El indicador es ajustable y se mueve sobre una escala graduada en mm. Las características de este dispositivo serán: A. Peso total del vástago móvil con agregados y sonda 300.0 +0.5 gr B. Sonda tetmayer de latón pulido, cilíndrica con base plana: Diámetro 10 + 0.05mm, longitud libre 49 +1.00mm C. Tolerancia en la graduación de la escala, en todas las divisiones +0.25mm. [3]

dimensiones deben ser tales que cuando se encuentre en la posición de mezclado su contorno se adapte al del recipiente, quedando entre ambos elementos en el momento de mayor proximidad[5]

Fig1. Aparato de Vicat 2.2 Mezcladora (fig2): Se debe usar una mezcladora mecánica accionada eléctricamente, debe ser del tipo epicíclico, el cual le imparte a la paleta un movimiento de rotación y planetario simultáneamente. Debe tener un mínimo de dos velocidades controladas por medios mecánicos. En la primera velocidad la paleta debe girar (140+5 r/min) con movimiento planetario aproximadamente 62 r/min [4]. En la segunda velocidad, la paleta debe girar a (285+10) r/min, con un movimiento planetario de aproximadamente 125 r/min

Fig3. Paleta mezcladora

3. Procedimiento Se prepara una mezcla de cemento para ser evaluada, lo que intentamos hallar es el porcentaje de humedad vs penetración hecha por el aparato de vicat, así que pesamos el cemento y después le añadimos cierta cantidad de agua, sabiendo que el rango apropiado es entre el 23% y 33% empezamos desde el valor más grande y después le añadiremos menos agua ya que entre más humedad tenga la muestra, mas podrá perforar el aparato de vicat. Entonces para esto realizaremos lo siguiente:

Fig2. Mezcladora 2.3. Paleta mezcladora (fig3): Debe ser de acero inoxidable y fácilmente removible. Sus

3.1 Preparación de la muestra: Pesaremos cierta cantidad de cemento el cual usaremos para todas nuestras muestras, después haremos una relación para hallar la humedad a la cual estará expuesta la muestra sabiendo que la humedad es:

W=

Peso del agua x 100 Peso del cemento

Se introduce la muestra seca de cemento en la tara de la mezcladora

Fig5. Extracción de la muestra

Fig4. Vertimiento del cemento seco a la mezcladora Después se humedece la muestra en un tiempo de 30 segundos y se pone la mezcladora en marcha por otros 30 segundos en velocidad lenta, después esta se detiene por 15 segundos para que con la paleta mezcladora se remueva lo que quede pegado a los bordes de dicha tara y para finalizar se deja 1 minuto con la velocidad rápida.

Una vez se le da esa forma se procede a colocar la muestra en un molde con forma de trapezoide con la abertura grande hacia abajo y se llena de tal manera no quede muestra sobrante hacia los bordes, debe encajar perfectamente en esta, los bordes sobrantes se deben extraer de esta con la paleta mezcladora

Se saca la muestra con cuidado de la tara y con las manos se amasa dándole 6 golpes entre ellas hasta que quede con una forma circular

Fig6. Ajuste de la muestra al molde

3.2. Medición de la consistencia normal: Una vez esta lista la mezcla se procede a colocar está en el aparato de vicat

Fig7. Colocación de la muestra en aparato de Vicat Después se calibra dicho aparato con la aguja que tiene en la parte superior y se mide la marca, después se deja caer hacia la muestra, por 30 segundos, si esta desciende hasta una penetración mínima se dice que con esa cantidad de agua se obtiene una consistencia normal

4. ANALISIS DE DATOS

Tabla 1. Datos obtenidos para una cantidad de agua en [ml] y la penetración de la aguja de Vicat [mm]

Humedad vs penetracion 35 34 33

f(x) = 0.33x + 26.33

32 31 30 29 28 10

12

14

16

18

20

22

24

Grafica 1. Interpolación Humedad (%) vs penetración (mm) Interpolando la gráfica y resolviéndola por la ecuación dada, el valor de la humedad con una penetración de 10 mm es de 29,666% es decir 148.333 ml de agua en la mezcla de 500 gr de cemento Portland. 5. CONCLUSIONES La obtención de la consistencia normal del cemento mediante este método depende mucho Fig8. Determinación de la consistencia normal

de las condiciones del medio ambiente y el cuidado que se tenga al preparar la pasta, pues como hemos observado el tiempo juega un papel importante ya que el cemento reacciona inmediatamente al ponerse en contacto con el agua. Al realizar el presente ensayo se encontró que la consistencia normal del cemento Portland es del 29,6666% valor que se encuentra dentro del rango admisible (23%-33%) por lo tanto tomamos este resultado como confiable pese a algunas condiciones que se tuvieron que pasar por alto, por estar fuera de nuestro alcance el acondicionamiento correcto, sobre la temperatura del medio ambiente y las impurezas del agua. 6. BIBLIOGRAFIA

[1]http://ingevil.blogspot.com/2008/10/mtodode-ensayo-para-determinar-la.html [2]http://www.uca.edu.sv/mecanicaestructural/materias/materialesCostruccion/guias Lab/ensayoCemento/CONSISTENCIA %20NORMAL%20DEL%20CEMENTO %20PORTLAND.pdf [3]http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/labor atorio/consnormT2.htm [4]http://es.slideshare.net/cguerrerocastro/consist encia-normal-cemento [5]http://www.academia.edu/9981969/ENSAYO _No_4_CONSISTENCIA_NORMAL_DEL_CE MENTO