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• Solano Rojas

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Finura del Cemento

FINURA DEL CEMENTO POR EL MÉTODO DEL APARATO DE BLAINE 1.- OBJETIVO o

Este método tiene por objeto establecer el método de ensayo para determinar la finura del cemento Portland por medio del aparato Blaine de TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN - LABORATORIO

permeabilidad al aire (ASTM C-204). 2.- FUNDAMENTO TEÓRICO

 Introducción La finura de molido del cemento es una característica íntimamente ligado

al valor hidráulico del cemento ya que influye decisivamente en la velocidad de las reacciones químicas que tienen lugar durante su fraguado y primer endurecimiento. Al entrar en contacto con el agua, los granos de cemento se hidratan solo

en una profundidad de 0.01 mm por lo que si dichos gramos fuesen muy gruesos, su rendimiento sería muy pequeño al quedar en su interior un núcleo prácticamente inerte. Si el cemento posee una finura excesiva, su retracción y calor de

fraguado son muy altos (lo que en general resulta muy perjudicial); el

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conglomerante resulta ser más susceptible a la meteorización (envejecimiento) tras un almacenamiento prolongado; disminuye su resistencia a las aguas agresivas, Pero siendo así que las resistencias mecánicas aumentan con la finura, se llega a una situación de compromiso: el cemento Portland debe estar finamente molido pero no en exceso. Dicha finura se da en términos de superficie específica expresada como área total en centímetros cuadrados por gramo (cm2/g) de cemento. A pesar de que este método haya sido usado para determinaciones de la finura de otros materiales, debe entenderse que, en general, se obtiene un valor de finura relativo en lugar de uno absoluto. Julio Ruiz

Finura del Cemento

 Base teórica Consiste en hacer pasar una cantidad determinada de aire a través de una capa de cemento de porosidad definida. La cantidad y el tamaño de los poros existentes en dicha capa, son función del tamaño de las partículas y determinan el gasto del aire a través de la capa. Para la determinación de la finura del cemento se usará el aparato de

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TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN - LABORATORIO

Blaine, este mismo se detalla en la siguiente gráfica:

Julio Ruiz

Finura del Cemento

 Aplicación Este valor puede ser utilizado para el diseño de concretos; estableciendo la finura de molido de los granos del cemento podemos determinar el valor de la cantidad de agua para una dosificación. La finura del cemento es aplicable a la elaboración de morteros, hormigones, tratamientos superficiales y mezclas asfálticas. ambién, debido a la finura del cemento, se puede tener diferentes resistencias y distintas TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN - LABORATORIO

características mecánicas del hormigón, una vez que el cemento sea dosificado.

 Referencia a la norma a utilizar En este ensayo la norma a utilizar es la ASTM C 204 AASHTO T153.

3.- DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

 Aparato de Blaine Consta de las siguientes partes: o

Cámara de permeabilidad. Está formada por un cilindro rígido, de

diámetro interior de 12,7 mm ± 0,10 mm construido de vidrio o de metal no corrosible. La parte superior de la cámara está dispuesta en ángulo recto con respecto al eje de la misma. La parte inferior de la cámara ajusta herméticamente con la parte superior del manómetro. En el interior de la cámara y a 50 mm ± 15 mm de la parte superior, se hace un reborde de

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0,5 mm a 1 mm, de ancho para soportar un disco metálico perforado. o Disco perforado. Debe ser construido con un metal no corrosible; su superficie es plana y tiene un espesor de 0,9 mm ± 0,1 mm; está provisto de 30 o 40 orificios de 1 mm de diámetro, distribuidos uniformemente sobre su superficie. El disco debe ajustar el reborde del tubo. La porción central de una cara del disco deberá estar marcada o inscrita en una forma legible, de tal manera que el operador coloque siempre el lado marcado hacia abajo cuando lo inserte en la cámara. La marca o inscripción no deberá extenderse en los orificios, ni tocar la periferia del

Julio Ruiz

Finura del Cemento disco, ni extenderse al área del disco que descansa sobre el reborde de la o

cámara. Embolo. Debe ser fabricado con un material indeformable e inatacable por el cemento y debe ajustar dentro del tubo con una tolerancia (holgura) máxima de 0,1 mm. La parte inferior del émbolo es plana, tiene bordes regulares y forma ángulo recto con su eje principal. En el centro o a un lado del émbolo hay un desfogue para el aire. La parte superior del émbolo tiene un reborde con el objeto de que cuando se coloque dentro de la TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN - LABORATORIO

cámara y el reborde toque la parte superior de la misma, la distancia entre el extremo inferior del émbolo y la parte superior del disco perforado sea de 15 mm ±1 mm. o Manómetro. Es en forma de U y se construye de acuerdo con la Figura H0202_1. Para construirlo, se emplea un tubo de vidrio de 9 mm de diámetro exterior. El extremo superior de uno de los brazos del manómetro es de forma tal que hace posible un ajuste hermético con la cámara de permeabilidad. Dicho brazo tiene un sistema lateral de tubos para sacar el aire, situado a una distancia entre 250 mm y 305 mm del fondo del manómetro y tiene, además, una marca grabada a una distancia de 125 mm a 145 mm por debajo de la parte superior del sistema lateral de tubos. También, hay otras tres marcas por encima de la primera, a distancias de 15 mm, 70 mm y 110 mm respectivamente. En el sistema lateral de tubos hay una válvula, que puede hacer un cierre hermético, situada a una

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distancia no mayor de 50 mm del brazo. Al montarse el manómetro, debe quedar firme y con los brazos perfectamente verticales.

 Líquido para llenar el manómetro El manómetro debe llenarse hasta la mitad, con un aceite mineral ligero o con un líquido que no sea volátil ni higroscópico y que tenga viscosidad y densidad bajas, tal como el ftalato dibutilo (dibutil 1.2 bencendicarboxilato). Es aconsejable colorear el líquido para facilitar las lecturas.

 Papel de filtro Julio Ruiz

Finura del Cemento Debe ser del tipo de mediana retención. Su forma tiene que ser circular, sus bordes regulares y debe tener el mismo diámetro que el interior de la cámara de permeabilidad. Nota 1: los discos de papel de filtro son muy pequeños, pueden dejar que parte de la muestra se adhiera a la pared interior de la cámara por encima del disco superior. Si por el contrario son muy grandes, tenderán a doblarse y a causar resultados errados. TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN - LABORATORIO

 Cronómetro Debe permitir lecturas con aproximación de 0,5 segundos o menos. Su tolerancia debe ser de 0,5 segundos o menos en intervalos de tiempo hasta 60 segundos, y de 1,0% ó menos para intervalos de 60 a 300 segundos.

 Balanza electrónica Es un instrumento para pesar cuya capacidad va desde un gramo hasta algunos kilogramos con una precisión comúnmente de una cienmilésima de su capacidad máxima. La precisión y exactitud de muchas balanzas modernas superan de una parte en 106 a su capacidad completa. Las más comunes tienen

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una capacidad que se ubica dentro de un intervalo de 160 a 200 g.

4.- PREPARACIÓN DE LA MUESTRA



Con ayuda de la balanza electrónica, se determinan 2,80 gr de cemento portland, esta muestra patrón deberá estar temperatura ambiente para la realización de la práctica. Julio Ruiz

Finura del Cemento 5.- PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA



En los ensayos de laboratorio, el primer paso siempre es inspeccionar los instrumentos a utilizar, comprobando que estos estén en un buen estado para que los errores debido a estos sean los más mínimos posibles.



Se coloca dentro de la cámara de permeabilidad uno de los dos discos de papel de filtro de igual diámetro al de ella, haciendo presión con una varilla TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN - LABORATORIO

de longitud ligeramente inferior al diámetro de la cámara, hasta que se asiente bien sobre el disco perforado. Encima se coloca los 2,80 g de cemento de manera cuidadosa, evitando perder peso, y luego se golpea ligeramente las paredes del embolo para que la superficie del cemento quede nivelada. Sobre ésta, se coloca el segundo disco de papel de filtro. Se baja el émbolo hasta que su reborde toque el extremo superior de la cámara. Se levanta un poco el émbolo en forma lenta, se rota 90° y se vuelve a bajar.



La

cámara

de

permeabilidad

se

conecta

con

el

manómetro,

cerciorándose que haya una conexión hermética y cuidando que la capa de cemento no se altere.  El aire contenido en el brazo del manómetro que tiene las marcas, se elimina lentamente hasta que el líquido alcance la marca más alta y luego se cierra herméticamente la válvula. Se hace funcionar el cronómetro en el momento en que el menisco del líquido llegue a la segunda marca (la que

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sigue a la más alta) y se detiene en el momento en que el menisco llegue a

la tercera marca. El intervalo de tiempo observado se anota en segundos.  Se realizaron tres determinaciones del tiempo de flujo.

6.- CÁLCULOS E INFORME

 Descripción y datos de la muestra La muestra usada es cemento Fancesa IP 30 seca 24 horas en el horno, en una cantidad de 2,80 gramos.

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Finura del Cemento El tipo IP 30 corresponde a la categoría resistente media (30 Mpa de resistencia mínima a compresión, a 28 días según la Norma Boliviana NB-011). Cuenta con el Sello de Calidad de IBNORCA. Sus principales propiedades son: resistencia mecánica media, bajo calor de hidratación, menor retracción y endurecimiento algo más lento. Entre las características

tenemos:

Resistencia

mecánica

media,

bajo

calor

de

hidratación, menor fisuración y retacción química, mejor trabajabilidad, mayor TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN - LABORATORIO

resistencia a ataques químicos, mayor impermeabilidad, mayor durabilidad. Peso de la muestra W =2,80 grf

 Cálculos La superficie específica se calcula mediante las siguientes fórmulas: S=

S P√T

√T P S √ N P√ T S= P √T P √ N

Datos de la muestra patrón:

 Superficie específica cm g

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S P =3240

 Tiempo T p =60 s  Viscocidad del aire N P =0,0001808 poise

 Porosidad del cemento e P =0,5

 Peso específico del cememento Julio Ruiz

(1) (2)

Finura del Cemento δ =3.15

gr c m3

 Constante b b=0,9

 Porosidad de la capa de la muestra patrón e=0,5

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o Tiempos determinados: T 1 =25,5 s T 2 =24,9 s T 3 =26,1 s T prom =25.5 s o Superficie específica: Se utiliza la fórmula (1) ya que no se tomaron en cuenta otros factores S=

3240 √ 25,5 c m2 g √ 60

S=2255,64

c m2 g

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 Observaciones o No se cuentan con resultados precisos, ya que no se realizo calibración alguna del aparato de Blaine. o En la conexión de la cámara de permeabilidad con el manómetro debería haberse usado un poco de grasa, vaselina o alguna otra sustancia que permita que sea una conexión hermética, ya que es una conexión esmerilada. Por tal motivo, no existió mucha eficiencia en la conexión. o No se tomo en cuenta la temperatura en la que se llevo a cabo el experimento. 7.- CUESTIONARIO Julio Ruiz

Finura del Cemento

 Investigue en qué porcentaje debe estar la finura del cemento con el método del tamiz 200. El valor admisible que debe tener un cemento para la dosificación de un buen concreo es del 95 %, con el método del tamiz 200.

 Investigue qué es superficie específica del ensayo de Blaine y a que se refiere con muestra patrón. TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN - LABORATORIO

La superficie específica del ensayo de Blaine es el área total en centímetros cuadrados por gramo (cm2/g) de cemento; es decir, cuantos gramos contiguos puedan entrar en un centímetro cuadrado. La muestra patrón es aquella que sirve para comparar a las siguientes

producciones o experimentaciones, esta no deberá tener desviaciones significativas. Así en nuestro caso se selecciono una muestra patrón de cemento de marca Fancesa IP 30, completamente seca.

 Indique en qué rango debe estar la finura del cemento mediante el método de Blaine. Compare con el resultado obtenido. El rengo establecido por norma para la finura del cemento dada por la

superficie especifica mediante el aparato de Blaine está comprendido entre

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2500 y 4000 cm2/gr.

 Indique los procedimientos para determinar la finura del cemento por los siguientes métodos:

 Tubidímetro de Wagner. Consiste fundamentalmente en una fuente de luz de intensidad constante, ajustada de tal manera que produce un haz de rayos paralelos que pasa a través de una muestra de cemento en suspensión y llega a una fotocelda. La corriente generada por la fotocelda se debe medir con un microamperímetro cuya lectura indica la medida de la turbidez de la suspensión. Julio Ruiz

Finura del Cemento En forma general, la turbidez es una medida del área superficial de la muestra de cemento en suspensión.

 Formula de Carman. Para la determinación de la finura del cemento hidráulico requiere el uso TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN - LABORATORIO

de un determinado valor de porosidad del cemento empaquetado. Esto se debe a que la ecuación de Carman-Kozeny (en la que se basa el aparato de Blaine´s) es sólo válida dentro de un determinado e imitado valor de porosidad. Por lo tanto es crítico para el usuario trabajar en un rango de porosidad típico de 0,5_+ 0,005.

 Indique los qué efectos produce un mal y prolongado almacenamiento en la finura y la resistencia. Este tipo de material produce una resistencia baja a su resistencia

nominal y un aumento en el tiempo de fraguado. Por tanto este material no debe ser utilizado en estructuras relevantes, pero si puede ser usado es partes de estructuras que no requieran grandes esfuerzos. El almacenamiento del cemento, por lo general, no debe sobrepasar al de

conservación;

si

esto

sucedería

deberán

comprobarse

las

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mes

características de este.

 Investigue que sucede cuando la finura es excesiva en el cemento y cuando esta debajo de lo normal. Si el cemento posee una finura excesiva, su retracción y calor de fraguado son muy altos (lo que en general resulta muy perjudicial); el conglomerante (envejecimiento)

resulta tras

ser un

más

susceptible

almacenamiento

a

la

prolongado;

meteorización disminuye

su

resistencia a las aguas agresivas, Pero siendo así que las resistencias Julio Ruiz

Finura del Cemento mecánicas aumentan con la finura, se llega a una situación de compromiso: el cemento Pórtland debe estar finamente molido pero no en exceso

8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

 Conclusiones o Se concluyo con el objetivo central de la práctica, determinando el valor TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN - LABORATORIO

de la superficie específica para una muestra de cemento Fancesa del tipo IP30. Dicho valor es: S=2255,64

c m2 g

o El valor hallado no se encuentra dentro del rango admisible, que está comprendido entre 2500 y 4000 centímetros cuadrados por cada gramo, ya que no se tomó en cuenta la calibración del aparato de Blaine y otros factores más de importancia.

 Recomendaciones o

Se requiere de mucha precisión para la realización del ensayo, por lo

tanto se recomienda tener mucho cuidado en todos los aspectos para tener resultados satisfactorios. o

Se deberá usar siempre alguna sustancia como la grasa o vaselina para

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permitir una optima conexión hermética entre la cámara de permeabilidad y el manómetro.

o

Deberá registrarse la temperatura ambiente en el momento de la realización de la práctica.

Julio Ruiz

Finura del Cemento

9.- BIBLIOGRAFÍA o MANUAL DE ENSAYOS DE SUELOS Y MATERIALES * HORMIGONES A.B.C. o GUÍA DE LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN

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U.A.T.F. Páginas web:

o http://ing.unne.edu.ar o http://www.fancesa.com/3.1.2.html o http://ingevil.blogspot.com/

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o http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3438/12/55861-12.pdf

Julio Ruiz