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• Jean Pier Pairazaman Carbajal

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Ingeniería Civil TEMA V “La lectura engrandece el espíritu del hombre.” Anónimo MORTEROS I. GENERALIDADES Desde que se tiene noticia, el mortero se ha elaborado con arena más yeso o cal, por ejemplo, en Egipto durante el siglo III a.c. se utilizaron morteros de yeso quemado y arena, posteriormente en Grecia y Roma se fabricaron morteros a partir de diversos materiales como cal quemada, toba volcánica y arena. Cuando aparecieron los primeros inmigrantes en Norte América, todavía se fabricaba un producto relativamente débil a partir de cal y arena. El uso común del cemento Pórtland como constituyente del mortero, comenzó a principios del siglo XX, lo cual llevó a un mortero mucha más resistente. Hoy, el mortero aún se hace con cemento Pórtland y cal hidratada, así como también, con cementos de mampostería y albañilería. (ASOCRETO, 2010) El mortero tiene una amplia gama de aplicaciones, puede ser empleado para nivelar pisos, proteger taludes, recubrir elementos estructurales, pero el mayor consumo está en la construcción de albañilería, razón por la cual la tecnología del mortero se ha enfocado principalmente en esta rama. Vale la pena

señalar

que

un

mortero

de

albañilería

se

puede

utilizar

satisfactoriamente para otros fines, como las aplicaciones señaladas y que los ensayos para hacer el control que son aplicadas a cualquier clase de mortero. (ASOCRETO, 2010) La principal función del mortero es proporcionar para siempre apoyo y adherencia a las unidades de albañilería, lo cual se logra si dentro del ensamblaje actúa como elemento integral, con unas características de

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Ingeniería Civil comportamiento

deseados.

Además,

de

influir

en

las

propiedades

estructurales de albañilería. (ASOCRETO, 2010) Es un material versátil, capaz de satisfacer una variedad de requisitos. Una porción relativamente pequeña de mortero influye significativamente en el comportamiento de la albañilería. No hay una mezcla particular que satisfaga todas las situaciones. Solo un conocimiento sobre materiales que lo componen y sus propiedades, simple y colectivamente, permitirán seleccionar el tipo de mortero de acuerdo con un uso específico. (ASOCRETO, 2010) A causa de que algunos de los componentes principales del concreto de cemento Pórtland y de los morteros son los mismos, a menudo se asume erróneamente que la práctica de un buen concreto es también la práctica de un buen mortero. Realmente, el mortero difiere del concreto en las consistencias, en los métodos de colocación y el ambiente de curado. Este último es comúnmente usado como unión de 2 unidades de albañilería dentro de un elemento estructural simple, mientras el concreto es usualmente un elemento estructural en sí mismo. (ASOCRETO, 2010) Una mayor diferencia entre estos materiales es ilustrada por la forma como ellos son manejados durante la construcción. El concreto es usualmente colocado en un molde de madera o metal no absorbente, de tal forma que la mayor cantidad de agua es retenida. El mortero es colocado entre unidades de albañilería, que son absorbentes, y tan pronto como hacen contacto comienza a perder agua. La resistencia a la compresión es de gran consideración en el concreto y en el mortero es sólo uno de los factores importantes, por esto se adiciona agua al mortero después de mezclado hasta obtener el grado adecuado de trabajabilidad, que permita una eficiente colocación y por tanto una buena adherencia. (ASOCRETO, 2010) Como es lógico, el mortero no es muy diferente al concreto en cuanto al desarrollo de sus propiedades y por tanto se deben realizar cuidadosamente

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Ingeniería Civil las tareas de manejo, colocación y curado. Estas influencian de gran manera su desempeño, el cual a la vez depende de la cantidad de cemento y dosificación de los demás componentes. (ASOCRETO, 2010) Hoy en el curado del concreto es tenido en cuenta en la mayoría de las obras, desafortunadamente no ocurre lo mismo con el mortero, y no es frecuente que se apliquen medidas que garanticen el desarrollo adecuado de sus propiedades. (ASOCRETO, 2010) II. DEFINICIÓN Conglomerado o masa constituida por arena, conglomerante y agua; puede contener además algún aditivo. (Diccionario, 2014) III.TIPOS DE MORTERO El mortero se puede producir empleando cemento Pórtland o cemento para albañilería, y cada uno de ellos puede ser mejorado mediante la adicción de cal hidratada, la cual ayuda a mejorar muchas propiedades deseables, entre las que están la plasticidad, la retención de agua y estabilidad volumétrica. La cantidad de cal debe ser estudiada para cada mezcla particular, mucha podría producir efectos adversos, tal como la reducción en el tiempo de trabajabilidad,

con

la

consecuente

necesidad

de

emplear

aditivos

retardantes. (ASOCRETO, 2010) El cemento de albañilería está diseñado para satisfacer las necesidades de adherencia y las de retención de agua del mortero para pega y pañete en la construcción de muros. Como éste cemento está diseñado para pegar o adherir, solo se debe usar en la producción de mortero albañilería y nuca en la elaboración de concreto. (ASOCRETO, 2010)

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Ingeniería Civil En los párrafos siguientes se describen los diferentes tipos de mortero que se pueden producir y se mencionan las propiedades que se pueden esperar de cada uno. (ASOCRETO, 2010) 1. Clasificación según su composición Morteros de cemento Pórtland El mortero de cemento Pórtland generalmente carece de plasticidad, tiene baja retentividad, es más duro y menos trabajable que el mortero con cemento de albañilería o de cemento Pórtland adicionado con cal. (ASOCRETO, 2010) Los morteros de cemento Pórtland con cal hidratada, poseen una amplia gama de propiedades. Por un lado, un mortero de cemento Pórtland y arena, únicamente tiene una alta resistencia a la compresión y una baja retentividad. Un muro construido con dicho mortero tendrá buena resistencia, pero será vulnerable el agrietamiento y a la penetración del agua. Por otro lado, un mortero con cal y arena tiene baja resistencia a la compresión y alta retención al agua, de tal forma que un muro realizado con él tendrá menor resistencia, especialmente a edades tempranas, pero tendrá mayor resistencia al agrietamiento e impermeabilidad. Entre estos dos extremos las diversas combinaciones de cemento y cal proporcionan un equilibrio con una amplia gama de propiedades, una alta resistencia y fraguado inicial del cemento modificados por la excelente trabajabilidad y retención de agua de cal. (ASOCRETO, 2010) Morteros de cemento de mampostería Es un producto que generalmente contiene cemento Pórtland y finos, tales como la caliza y otros materiales en diferentes proporciones, más aditivos tales como plastificantes y agentes incorporadores de aire y agentes repelentes de agua. El cemento que usualmente contiene es tipo 3. Los morteros elaborados con él, poseen en general una excelente trabajabilidad y durabilidad. (ASOCRETO, 2010)

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Ingeniería Civil Dichos cementos proporcionan todo el material cementante necesario al cual sólo hay que añadir arena y agua en la mezcladora. Es más fácil lograr una apariencia consistente en morteros producidos a partir de los de albañilería, ya que todos los ingredientes cementantes se proporcionan, se muelen o se mezclan conjuntamente antes de ser empacados. (ASOCRETO, 2010) En 1954, los tipos de mortero para mampostería fueron designados A1, A2, B, C y D. Sin embargo, se encontró que el tipo A1 tenía connotación de ser el mejor y muchos diseñadores especificaban este pensado que era el más bueno. Para acabar con este mal entendido, se asignaron nuevas letras fue M, S, N, O y K, las cuales corresponden al deletreo cada dos letras de la palabra “MASON WORK”. (ASOCRETO, 2010) 2. Clasificación según sistema de producción Mortero mezclado en obra El mortero mezclado en obra, requiere hacerse en un sitio protegido del sol, el viento y la lluvia y de fácil acceso al almacenaje del cemento y arena. No es recomendable mezclar con pala, lo menos que se necesita para proporcionar homogeneidad es emplear mezcladoras mecánicas y dosificar la arena con el mismo grado de humedad. (ASOCRETO, 2010) Mortero dosificado por silos Dentro de las nuevas tendencias para mezclar el mortero en obra, en Holanda, se han desarrollado unos silos con capacidad para almacenar la arena y el cemento necesario para producir aproximadamente 10 m³ de mortero. Tiene un compartimiento para cada constituyente del mortero y están diseñados para ser transportados en camiones especiales. Tienen acoplado en la descarga un sistema de tornillo sin fin, en donde se adicionan y mezclan los materiales.

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Ingeniería Civil Mortero dosificado en camiones de bachada volumétrica. Los camiones de bachada volumétrica, tienen compartimientos y tanques para almacenar agua, arena, cemento, cal y aditivos, mediante los cuales se pueden dosificar diferentes tipos de mortero, de tal forma que se mezcla y descarga mediante un sistema de tornillo sin fin en cada obra Mortero premezclados o predosificados Es posible conseguir morteros premezclados en 2 opciones: la primera es hacer una combinación premezclada, mojada de cal hidratada o pasta de cal, arena, aditivos y agua, enviada a la obra en construcción que queda lista para ser utilizada cuando se mezcla con cemento y agua adicional. La otra, es una mezcla empacada, seca que requiere únicamente la adición de agua y el mezclado. Se debe tener especial cuidado con el sistema seco. 3. Propiedades del mortero Las propiedades del mortero plástico determinan la facilidad de construcción de la albañilería y del acabado de los elementos estructurales. De la misma manera que en el caso del concreto, las propiedades del mortero plástico influencian el comportamiento del mortero endurecido. Entre las propiedades plásticas del mortero que ayudan a determinar su adecuada construcción, están la trabajabilidad y retentividad. Las propiedades en estado endurecido que ayudan a determinar el comportamiento final de la albañilería son la adherencia, durabilidad, elasticidad y resistencia a la compresión. Muchas propiedades del mortero no son cunatitativamente definibes en términos precisos, debido a la carencia de especificaciones. Por estas y otras

razones

no

hay

normas

completamente

basadas

en

el

comportamiento del material y en la mayoría de los casos se ha continuado la evaluación del mortero con base en operaciones

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Ingeniería Civil tradicionales

que

permiten

conocer

de

manera

cualitativa

sus

propiedades. Mortero en estado fresco Sus características definen en primera instancia la calidad de material a utilizar. Por esto es importante conocerlas para utilizarlas como criterio de aceptación o rechazo. Trabajabilidad o manejabilidad Es difícil de definir e igualmente de medir. Esta depende de su habilidad par ser extendido mediante un badilejo o adherirse a superficies verticales y asu resistencia para fluir cuando se está colocando una unidad de albañilería. En los ensayos de laboratorio la trabajabilidad es reconocida como una compleja propiedad reológica que incluye adhesión, cohesión, fluidez, plasticidad y viscosidad. Al igual que en el caso del concreto no existe ningún método que por sí mismo la mida. Dependiendo de la absorción y material de la superficie sobre la que se esté colocando, esta propiedad varía. La trabajabilidad, es el resultado de la lubricación de las partículas de agregados con la pasta de cemento. El ajuste final de la trabajabilidad, depende del contenido de agua, aunque está ampliamente afectada por la gradación, dosificación y contenido de aire. Esto puede ser estimado en el laboratorio mediante el ensayo de fluidez o del cono de penetración, este último puede emplearse como criterio de aceptación en la obra. La capacidad del mortero para mantenerse trabajable bajo la influencia de la absorción de la unidad de albañilería y de la tasa de evaporación, dependen de la retención de agua y de las características de fraguado del mortero. Una buena trabajabilidad es esencial para una adherencia máxima con las unidades de albañilería. Los ensayos que se utilizan para estimar el grado de trabajabilidad son el de fluidez y de penetración.

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Ingeniería Civil Fluidez La fluidez inicial es una propiedad del mortero medida en laboratorio, que indica el porcentaje de aumento en el diámetro de la base de un cono truncado de mortero, cuando este se coloca sobre una mesa de flujo, levantándola mecánicamente 12.7 mm y dejándola caer 25 veces en 15 segundos. En el laboratorio, la evaluación de las propiedades del mortero se hace utilizando morteros de la misma fluidez, sin embargo esto no significa que tengan la misma trabajabilidad desde el punto de vista de un albañil. El mortero de construcción normalmente requiere un mayor valor de fluidez que el mortero de laboratorio, y por consiguiente posee más contenido de agua. Penetración La consistencia del mortero es medida a través del cono de penetración, el cual consiste en un aparato de VICAT modificado, que permite conocer la uniformidad de una mezcla a otra. La determinación de consistencia por el cono de penetración permite medir el ajuste en la cantidad de agua para todos los morteros y por lo tanto debe estar incluida en la serie de ensayos previos a la construcción. La ASTM está estudiando otro método para medir la consistencia del mortero como una alternativa de los procedimientos descritos en la norma ASTM C780, denominada método de Conway. Retención de la consistencia La retención de consistencia, empleando un penetrómeto de concreto modificado sobre muestras de morteros alteradas e inalteradas, proveen un

medio

para

establecer

las

características

de

fraguado

y

endurecimiento a temprana edad. Puesto que los ensayos de laboratorio

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Ingeniería Civil son efectuados bajo condiciones climáticas estables, los resultados de los ensayos de retención de consistencia, reflejan el comportamiento del sistema de morteros bajo ensayo. Se puede esperar que ocurran las mismas relaciones durante los ensayos realizados en el sitio de construcción, excepto cuando éstas sean influenciadas por las condiciones ambientales en el sitio de trabajo.  Retención de agua Refleja la habilidad que tiene el mortero para retener el agua de mezcla, cuando es sujeto a fuerzas de absorción. Estas capacidad de retención de agua en campo, se evidencia cuando después del contacto con una unidad de albañilería de alto grado de absorción este conserva la trabajabilidad. Los morteros que tiene baja retención de agua pierden rápidamente el agua de mezcla y hacen que la colocación de unidades de albañilería sea difícil, mientras que los morteros de lata retención hacen muy fácil la colocación de las unidades de albañilería. La retención de agua y la absorción de las unidades de albañilería deben ser balanceadas para prevenir que las unidades queden flojas y causen demoras en la construcción.  Contenido de aire Esta propiedad incide sobre las demás características del mortero, en estado fresco y endurecido, tales como la trabajabilidad y durabilidad. Es un valor necesario para cuantificar la calidad de un pañete o pega, en razón a que en exceso puede producir mortero desmoronable de mala calidad. La determinación del contenido de aire se hace mediante el método de presión o volumétrico empleando un equipo especial para mortero de 1 litro de capacidad.

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Ingeniería Civil  Características de la rigidización del mortero El endurecimiento del mortero plástico se refiere a características de fraguado. El fraguado inicial, tal como es medido en el laboratorio para materiales cementantes, indica el grado de hidratación o las características de fraguado de la pasta de cemento. Un endurecimiento rápido de mortero antes de su uso es perjudicial. Esto se rigidiza a medida que pierde agua y se endurece mediante el fraguado normal del cemento. Esta transformación puede acelerarse con calor o retardarse con frío. Una velocidad consistente de rigidización le ayuda al albañil en el acabado de juntas. A demás, las características de rigidización son afectadas por los ingredientes y las proporciones de mezcla, condiciones ambientales, efectos de los aditivos químicos y el tiempo de la mezcla. Cuando se emplea el cono de penetración, se puede establecer las características de fraguado y endurecimiento a temprana edad de mortero. EL mortero normalizado de manera común requiere una retención mínima de agua de 75%, con base en la fluidez inicial de 110% Morteros endurecidos Adherencia Es la propiedad física individual más importante en el mortero endurecido, como también la más variable e impredecible. LA adherencia tiene tres facetas: resistencia, grado de adherencia y durabilidad. Debido a que existen muchas variables que la afectan, es difícil establecer un solo ensayo de laboratrio que produzca resilstados consistentes, que se aproximen a los resultados de obra. Esta variables incluyen contenido de aire,m cohesividad, tiempo transcurrido des pues Curso: Materiales de Construcción

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Ingeniería Civil de ser extendido antes de la colocación de la unidad de albañilería, absorción de las unidades de albañilería, retención del mortero, presión aplicada a la junta durante colocación, acabado, textura de la superficie de pega de la unidad de albañilería y condiciones de curado. La resistencia a la adherencia es desarrollada entre la unidad de albañilería y el mortero, y en estado fresco el mortero debe ser capaz de fluir sobre la unidad y llenar todas las cavidades de la superficie. La unidad de albañilería debe tener muchas irregularidades superficiales, para proveer adecuada adherencia mecánica y suficiente absorción para chupar el mortero dentro de esa superficie. Esta propiedad se logra cuando el mortero entra en contacto con el ladrillo y continúa aumentando con la hidratación del cemento, su calidad es importante, no solamente para que resista las cargas aplicadas, sino también para absorber los esfuerzos originados por cambios volumétricos y de temperatura. En el laboratorio la resistencia a la adherencia es medida por la determinación del esfuerzo a cortante, flexión o tracción requerido para separar unidades de albañilería. La adherencia puede ser medida empleando métodos de los 2 ladrillos pegados transversalmente, tal como se describe en la norma ASTM C952. Extensibilidad y flujo plástico La extensibilidad es la máxima deformación unitaria por tensión a la rotura. Esto refleja la máxima enlogación posible bajo fuerzas de tensión. Morteros de baja resistencia, tienen un bajo módulo de elasticidad y exhiben un flujo plástico mayor que las que tienen módulo de elasticidad alto igual relación pasta-agregados. Por esta razón, morteros con resistencia más alta que las necesarias, no se deben

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Ingeniería Civil usar. EL flujo plástico o “Creep” imparte flexibilidad a la mampostería permitiendo pequeños movimientos sin la abertura aparente de juntas. Resistencia a la compresión Es una medida para determinar la capacidad que tiene el mortero de soportar una fuerza impuesta. Como la resistencia a la compresión está influenciada por la hidratación del cemento y esta a su vez determina las propiedades físicas del mortero endurecido, es posible mediante los resultados de resistencia inferior otras propiedades. Resistencia a la tracción La resistencia a la tracción es bastante baja, pero más alta que la resistencia a la adherencia. Este punto no es crítico porque normalmente el mortero no es sometido a tracción y cuando se hace, se refuerza con acero. Durabilidad Es la habilidad para resistir las condiciones de exposición a las cuales es sometido el mortero. Los ciclos de congelamientos y deshielo son considerados el principal efecto de deterioro en los países de estaciones, mientras que los ataques por sustancias agresivas, tales como sulfatos y ácidos, son los factores que afectan la durabilidad en climas tropicales. La durabilidad es una característica de una combinación particular de materiales que incluye además de los constituyentes del mortero, la calidad de las unidades de albañilería empleada. Los ensayos acelerados de durabilidad realizados en el laboratorio bajo condiciones agresivas han demostrado que el grado de saturación de los ladrillos es una variable importante en la durabilidad de la albañilería.

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Ingeniería Civil Cambios volumétricos Las características de libre contracción del mortero son evaluadas en el laboratorio empleando especímenes prismáticos de 25*25*286 mm. La longitud de los prismas es medida como función del tiempo mientras permanecen almacenadas al aire, ya que sufren contracción como consecuencia de la pérdida de humedad. Eflorescencia Es un depósito cristalino de sal soluble en agua, en ocasiones blanco, en la superficie o en los poros de la mampostería. El principal inconveniente es la aparición en la superficie eflorescente de la sal y la dificultad para removerla. Bajo ciertas circunstancias, cuando se presenta en el revestimiento exterior, la sal puede depositarse bajo la superficie de la unidad de albañilería y causar la desintegración de esta. 4. Composición y efecto sobre las propiedades Cada uno de los principales constituyentes del mortero hace una contribución definitiva para su desempeño. El cemento Pórtland ayuda con resistencia y durabilidad. La cal en estado de hidróxido proporciona, trabajabilidad, retención de agua y elasticidad. Ambos, contribuyen con la resistencia adherente. Como una alternativa a las combinaciones de cemento Pórtland y cal, son usados frecuentemente cementos de albañilería. La arena actúa como relleno y permite que mantenga el cuerpo y espesor bajo la masa de la siguiente hilada de albañilería. El agua es el agente de mezcla que da fluidez y causa la hidratación del cemento.

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Ingeniería Civil Materiales cementantes Como ya se ha dicho, el ingrediente cementante en morteros de albañilería es el cemento, que puede ser de albañilería o Pórtland. El cemento contribuye a la resistencia en el mortero. La cal hidratada, que es un material cementante basado en la carbonatación, contribuye para la trabajabilidad, retención de agua y plasticidad. Los morteros con cal, sufren un proceso de carbonatación gradual bajo la influencia del bióxido de carbono presente en el aire, proceso que se ve disminuido en tiempo húmedo y frío. Debido a esto, el proceso de endurecimiento ocurre de manera lenta en un largo período de tiempo. Esto permite corregir pequeñas fisuras y resanarlas Agregados Los agregados para morteros consiste en arenas naturales o artificiales y que en volumen y masa son el mayor constituyente. La arena actúa como una llenante inerte, generando economía, trabajabilidad y reducción de la retracción, al mismo tiempo incide en la resistencia a compresión. Un incremento de este material, aumenta el tiempo de endurecimiento de morteros de albañilería pero reduce las grietas potenciales. La arena estandarizada para ciertos ensayos de laboratorio puede arrojar resultados diferentes que los utilizados en morteros de construcción. Arenas con deficiencias de finos producen morteros resistentes e incrementan la retracción. Contenidos altos de cal o aire en el mortero pueden requerir cantidades grandes de arena con una gradación pobre. En arena con deficiencia de finos, los materiales cementantes pueden terminar cumpliendo esta deficiencia.

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Ingeniería Civil Agua El agua realiza tres funciones, controlo el grado de trabajabilidad, hidrata el cemento y facilita la carbonatación de la cal. La cantidad de agua necesaria depende en primer lugar de los ingredientes del mortero. Debe estar limpia y libre de elementos nocivos o sustancias que sean perjudiciales para el mortero o para el refuerzo. Usualmente, el agua potable es aceptable. Los requerimientos de agua del mortero son bastante diferentes de los del concreto en donde se requiere una baja relación agua/cemento. La adicción de agua causa en una mejor adherencia pero en una baja resistencia. Aditivos Los aditivos están disponibles en una amplia variedad y afectan las propiedades tanto físicas como químicas de los morteros frescos o endurecidos. Algunos aditivos químicos son esenciales en la producción de materiales básicos para el mortero. La inclusión de un aditivo es también necesaria para la producción de mezclas de mortero premezclado. Existe poca información acerca del efecto de los aditivos sobre la adherencia del mortero, resistencia a la compresión o la retención de agua. 5. Factores que afectan las propiedades del mortero Curado. Unidades de albañilería. Práctica de construcción. Condiciones climáticas. Mano de obra.

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CUESTIONARIO 1. Para Investigar: Las preguntas de investigación se evaluarán al final de cada capítulo y es opcional para cualquier estudiante que desee presentar un informe para subir puntos adicionales, sin embargo, cualquiera de estas preguntas puede venir en cualquiera de sus evaluaciones. INVESTIGAR: Averiguar definiciones, normas, clasificación, usos, importancia, etc. 2.1. Investigar cada uno de los tipos de morteros de cemento de albañilería. 2.2. Investigar que propiedades y beneficios tienen los morteros prefabricados. 2.3. ¿Qué son los morteros de larga vida? 2.4. Investigar todo lo relacionado con respecto al ensayo de Conway(Equipos, materiales, procedimientos, etc) 2.5. Investigar la norma ASTM C952. (Equipos, materiales, procedimientos, etc) 2.6. Investigar otras normas aparte de la ASTM C952, indicando Equipos, materiales, procedimientos, etc 2.7. Investigar sobre el fenómeno de Creep. 2.8. Como se fabrican las arenas artificiales. 2.9. Investigar que es el Grout y porque es importante en el mortero para relleno de albañilería. 2.10. ¿Qué es el control de calidad en el mortero, cuales son los procedimientos y en que normatividad esta basada?

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