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• Lucila IsaacOjeda

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Ensayos de Cemento Portland:

1.- Método de ensayo para la determinación de tiempo de fraguado (IRAM 1619) y método de ensayo para la determinación de la pasta de consistencia normal (IRAM 1612): Teoría: el fraguado del cemento se debe principalmente a la hidratación selectiva del AC3 y del SC3. Para determinar el tiempo inicial y final de fraguado se utiliza el ¨Aparato de Vicat¨. El tiempo de fraguado debe comenzar luego de 45 minutos y terminar antes de las 10 horas. Ensayo: Para realizar este ensayo se debe observar la resistencia de la pasta a la penetración de una aguja de 1 mm de diámetro en función del tiempo. Como dicha resistencia es función de la fluidez de la pasta, para poder comparar resultados, todas las pastas deben tener la misma consistencia inicial. Para ello previo al ensayo de tiempo de fraguado se debe obtener la ¨Pasta de consistencia normal¨. La misma corresponde a una mezcla de agua y cemento moldeada en forma tronco-cónica de base de 8cm de diámetro interno, y diámetro superior de 7 cm, con una altura de 4 cm; la cual colocada en el aparato de Vicat equipado con la ¨sonda de Tetmayer¨ (de 10 mm de diámetro), es penetrada por la misma a una profundidad que esté a 10 mm +/1 mm del fondo a los 30 segundos de soltado el vástago. Obtenida la ¨pasta de consistencia normal¨ se cambia la ¨sonda de Tetmayer¨ por la ¨aguja de Vicat¨ y se procede a realizar el ensayo de tiempo de fraguado. Procedimiento: Determinación del tiempo de fraguado inicial: 1 Se calibra el aparato de Vicat, con el 0 cuando la aguja está en la parte más baja del molde. 2 Se llena el molde con la pasta de consistencia normal, sin compactar ni vibrar excesivamente y se enrasa el molde. 3 Se coloca el molde con la pasta de cemento, centrada debajo de la aguja, y se hace descender la aguja hasta que esté en contacto con la pasta. 4 Luego se deja descender la aguja, y se lee en la escala cuando termina la penetración o 30 segundos después de soltada la aguja, lo que ocurra primero. 5 Se hacen sucesivas penetraciones, con un rango de 10 minutos por ejemplo, en distintos lugares; y se toma el tiempo hasta cuando la aguja queda detenida a (5 +/- 1) mm del fondo del molde. Determinación del tiempo final de fraguado: 1 Se invierte el molde lleno usado anteriormente, de modo que los ensayos de final de fraguado se realizan sobre la base que estaba apoyada en la placa plana. 2 Se hace el mismo proceso descripto anteriormente, el rango de tiempo entre penetraciones puede ampliarse, a 30 minutos por ejemplo.

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Se registra como tiempo final de fraguado desde que se colocó la pasta en el molde hasta que la aguja no es capaz de dejar una impronta sobre la superficie.

2.- Método de ensayo de finura por tamizado húmedo – IRAM 1621: 1 2 3 4 5

Instrumental: Tamiz IRAM 75 micrones. Aspersorio (ver figura). Balanza analítica. Estufa o plancha calefactora. Vidrio reloj.

Procedimiento: 1 Se pesan aproximadamente 50 g de muestra seca a estufa hasta masa constante y se colocan en el tamiz de 75 micrones (Nº 200), perfectamente limpio y seco. 2 Se abre la llave del agua, y se regula el caudal con la válvula esclusa a una presión de 50,0 kPa ± 5,0 kPa. 3 El tamizado se efectúa colocando el tamiz de manera tal que el borde exterior de la pieza que mantiene el disco perforado del aspersorio quede en su interior, próximo al borde superior del mismo. Se mueve en forma manual o automática el tamiz con un movimiento rotatorio a una velocidad aproximada de una vuelta por segundo, durante 5 min. 4 Se retira el tamiz, y se lavan cuidadosamente con agua para análisis, las paredes, el tejido y el residuo. 5 Se enjugan la superficie exterior de las paredes y el tejido del tamiz con una tela limpia, absorbente y que no se deshilache. 6 Se seca el tamiz con el residuo por calentamiento en una estufa o plancha calefactora sosteniendo el tamiz de forma tal que el aire pueda pasar libremente a través de él. Se deja enfriar el tamiz y luego se transfiere el residuo retenido sobre el tamiz a un vidrio de reloj, previamente tarado, y se lo pesa en la balanza al 0,01 g. Expresión de los resultados: Se calcula la masa de material retenido sobre el tamiz IRAM 75 mm mediante la ecuación siguiente: Siendo: 1. R el material retenido sobre tamiz IRAM 75 mm, en gramos por cien gramos de muestra original. 2. m1: la masa de residuo determinada en el último ítem, en gramos. 3. m: la masa de muestra original determinada en el primer ítem, en gramos. 3.- Método de ensayo de finura por determinación de la superficie específica por permeametría (método de Blaine) – IRAM 1623: El aparato de Blaine consiste, esencialmente, en un dispositivo para conducir una cantidad determinada de aire. Dicho aparato se encuentra previamente calibrado con una muestra patrón de ¨superficie específica¨ (S S) y ¨tiempo blaine¨ (tS) conocidos. El aparato para la determinación de la superficie por permeametría, consiste en: una célula de permeabilidad, un manómetro, un líquido manométrico y un cronómetro.

Se coloca la celda de permeabilidad con el disco de cemento preparado sobre el manómetro, de manera de obtener un cierre hermético. Se deja abierta la llave de paso de la rama lateral y se realiza una succión hasta que el líquido manométrico de la rama ascendente del manómetro alcance la marca superior, en ese momento se cierra la llave de paso. El líquido manométrico comenzará a descender, cuando la parte inferior del menisco alcanza la segunda marca se pone en funcionamiento el cronómetro, y se detiene cuando alcance la tercer marca, midiéndose el tiempo t. La superficie específica se calcula de la siguiente manera: Donde: 1.

S: superficie específica de la muestra de ensayo, en cm 2/g.

2.

SS: superficie específica de la muestra patrón utilizada en la calibración del aparato.

3.

t: tiempo de escurrimiento de la caída manométrica de la muestra de ensayo, en seg.

4.

tS: el tiempo de escurrimiento de la caída manométrica de la muestra patrón, utilizada en la calibración del aparato, en segundos.

4.- Método de ensayo de la expansión en autoclave – IRAM 1620: Teoría: es esencial que la pasta de cemento fraguado no sufra un cambio notable de volumen que en condiciones limitantes de lugar a una expansión apreciable que ocasione la ruptura de la pasta endurecida. Estas expansiones pueden ocurrir debido a distintas reacciones. Ensayo: Para evaluar esta expansión se moldean barras de sección cuadrada de 2,5 x 2,5 x 25 cm, de pasta de consistencia normal curadas en aire húmedo durante 24 hs. Luego se colocan en el autoclave y se calientan a través de vapor a alta presión (2 MPa) durante 3 horas hasta los 214 ºC. Luego de las 3 hs se suspende el calentamiento y se deja enfriar hasta que la presión descienda a 0,05 MPa, luego se enfrían las probetas en agua hasta que su temperatura descienda 20 ºC. Finalmente se mide el largo de la barra y la expansión debe ser menor al 1%.

5.- Método de determinación de la densidad absoluta - IRAM 1624: Instrumental: 1. Frasco de Le Chatelier. 2. Balanza analítica. Procedimiento: 1 Se debe verificar que el frasco esté en buenas condiciones y que el querosene y la muestra de cemento estén a temperatura ambiente. 2 Se llena el frasco con querosene (para que no haya reacción con el cemento) hasta un nivel comprendido entre las marcas 0 y 1 cm 3. 3 Se hace la lectura V1, la lectura del volumen de querosene se hace sobre la parte inferior del menisco. 4 Se pesan 64 gramos de cemento y se introduce en el frasco tratando de que no quede adherido al cuello del mismo. 5 Se tapa el frasco y se lo hace girar en posición inclinada. 6 Se registra la lectura V2, luego de transcurridos 150 minutos. 7 Luego se calcula la densidad, de la siguiente manera:

6.- Método de determinación de las resistencias a la compresión y a la flexión - IRAM 1622: Los ensayos no se le hacen a la pasta simple de cemento, dada la dificultad que se presenta para obtener buenas muestras. En efecto, el ensayo se realiza sobre un mortero de cemento moldeado en una probeta de 4 x 4 x 16 cm. El mortero es 1:3 con una masa de agua correspondiente al 10% de la masa de los materiales secos. Primeramente se ensaya la probeta a flexión:

A los 7 días mayor o igual a 35 kg/cm 2. A los 28 días mayor o igual a 55 kg/cm 2. Luego ambos fragmentos se ensayan a compresión y se saca un promedio. Para aplicar las fuerzas se utilizan platinas de 4 x 4 cm de acero. A los 7 días mayor o igual a 160 kg/cm 2. A los 28 días mayor o igual a 300 kg/cm 2.

Influencia de cada compuesto:

1.

Silicatos: son los componentes más importantes y los causantes de la resistencia de la pasta de cemento hidratada. No son componentes totalmente puros dado que presentan óxidos menores en solución sólida. El SC3 es el encargado de la adquisición de la resistencia a corta y mediana edad (hasta los 28 días). Por ende su reacción presenta un alto calor de hidratación y velocidad moderada. El SC2 es el encargado de la adquisición de la resistencia a mediana y larga edad, comenzando a partir de los 7 días. Su reacción es lenta y presenta poco calor de hidratación.

2.

Aluminato tricálcico (AC3): es el encargado del proceso y el tiempo de fraguado del cemento. No aporta prácticamente resistencia. En su forma pura, el AC3 reacciona instantáneamente con el agua, provocando lo que se denomina ¨fraguado instantáneo¨. Para evitar esto se agrega yeso (luego se explica). De esta manera la reacción libera mucho calor de hidratación y su velocidad de reacción es rápida. El contenido de AC3 no es del todo deseable, ya que como se dijo aporta poca resistencia, y por otro lado cuando la pasta de cemento se encuentra endurecido el AC3 es muy vulnerable a la acción de sulfatos ya que se combina con los mismos formando sulfoaluminatos de calcio (Ettringita), que son compuestos expansivos (el volumen final es 2,26 veces el volumen inicial). No obstante no todo es negativo; la presencia de AC 3 favorece la combinación entre el SiO2 y el CaO.

3.

Ferroaluminato tetracálcico (FAC4): casi no influye en las propiedades del cemento. Le otorga el color gris verdoso particular. No aporta prácticamente resistencia y en contacto con los sulfatos forma sulfoferrita de calcio, que acelera la hidratación de los silicatos. La velocidad y entrega de calor de la reacción son moderadas.