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NORMA TÉCNICA PERUANA

NTP 334.004 2008 (revisada el 2013)

Comisión de Normalización y de Fiscalización de Barreras Comerciales no Arancelarias - INDECOPI Calle la Prosa 104, San Borja (Lima 41) Apartado 145 Lima, Perú

CEMENTOS. Ensayo en autoclave para determinar la estabilidad de volumen CEMENTS. Standard test method for autoclave expansion of hydraulic cement Esta Norma Técnica Peruana adoptada por el INDECOPI está basada en la Norma ASTM C151 - 05 Standard Test Method for Autoclave Expansion of Hidraulic Cement, Derecho de autor de ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, USA. -Reimpreso por autorización de ASTM International

2013-07-17 3ª Edición

R.0047-2013/CNB-INDECOPI. Publicada el 2013-07-27 Precio basado en 08 páginas I.C.S.: 91.100.10 ESTA NORMA ES RECOMENDABLE Descriptores: Autoclave, expansión en autoclave, expansión, cemento hidráulico © INDECOPI 2013

© INDECOPI 2013 Todos los derechos son reservados. A menos que se especifique lo contrario, ninguna parte de esta publicación podrá ser reproducida o utilizada por cualquier medio, electrónico o mecánico, incluyendo fotocopia o publicándolo en el internet o intranet, sin permiso por escrito del INDECOPI.

INDECOPI Calle de La Prosa 104, San Borja Lima- Perú Tel.: +51 1 224-7777 Fax.: +51 1 224-1715 [email protected] www.indecopi.gob.pe

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ÍNDICE

página ÍNDICE

ii

PRÓLOGO (de revisión 2013)

iii

PREFACIO

iv

1.

OBJETO

1

2.

REFERENCIAS NORMATIVAS

1

3.

CAMPO DE APLICACIÓN

2

4.

RESUMEN DEL MÉTODO

2

5.

SIGNIFICADO Y USO

3

6.

APARATOS

3

7.

TEMPERATURA Y HUMEDAD

4

8.

PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

4

9.

NÚMERO DE ESPECÍMENES PARA EL ENSAYO

5

10.

PREPARACIÓN DE LOS MOLDES

6

11.

PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES DE ENSAYO

6

12.

PROCEDIMIENTO

7

13.

EXPRESIÓN DE RESULTADOS

8

14.

PRECISION

8

15.

ANTECEDENTE

8

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PRÓLOGO (de revisión 2013)

A.1 La Norma Técnica Peruana (NTP) NTP 334.004:2008 CEMENTOS. Ensayo en autoclave para determinar la estabilidad de volumen, 3ª Edición, se encuentra incluida en el Plan de Revisión y Actualización de Normas Técnicas Peruanas que cumplieron 05 años de vigencia.

A.2 La NTP referida, aprobada mediante resolución N° 0042-2008/INDECOPICRT por la Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales (CRT), fue sometida a consulta en el 2013 al Comité Técnico de Normalización (CTN) de Cementos, cales y yesos a fin de ratificar su vigencia.

A.3 El CTN de Cementos, cales y yesos recomendó mantener la vigencia de la NTP sin modificaciones y la actual Comisión de Normalización y de Fiscalización de Barreras Comerciales no Arancelarias aprobó la versión revisada, el 17 de julio de 2013.

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PREFACIO

A.

RESEÑA HISTÓRICA

A.1 La presente Norma Técnica Peruana ha sido elaborada por el Comité Técnico de Cementos, Cales y Yesos, mediante el Sistema 2 u Ordinario, durante los meses de mayo a setiembre del 2008, utilizando como antecedente a la norma ASTM C151:2005 Standard test method for autoclave expansion of hydraulic cement.

A.2 El Comité Técnico de Normalización de Cementos, Cales y Yesos, presentó a la Comisión de Normalización y de Fiscalización de Barreras Comerciales No Arancelarias -CNB-, con fecha 2008-09-11, el PNTP 334.004:2008, para su revisión y aprobación, siendo sometido a la etapa de Discusión Pública el 2008-10-07. No habiéndose presentado observaciones fue oficializado como Norma Técnica Peruana NTP 334.004:2008 CEMENTOS. Ensayo en autoclave para determinar la estabilidad de volumen, 3ª Edición, el 11 de enero de 2009.

A.3 Esta Norma Técnica Peruana reemplaza a la NTP 334.004:1999 CEMENTOS. Ensayo en autoclave para determinar la estabilidad de volumen y fue tomada en su totalidad de la ASTM C151:2005. La presente Norma Técnica Peruana presenta cambios editoriales referidos principalmente a terminología empleada propia del idioma español y ha sido estructurada de acuerdo a las Guías Peruanas GP 001:1995 y GP 002:1995.

B. INSTITUCIONES QUE PARTICIPARON EN LA ELABORACIÓN DE LA NORMA TÉCNICA PERUANA

Secretaría

Asociación de Productores Cemento - ASOCEM

de

Presidente

Manuel Gonzáles de la Cotera Scheirmüller - ASOCEM

Secretaria

Vanna Guffanti Parra

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ENTIDAD

REPRESENTANTE

Cemento Andino S.A.

Víctor Císneros Ricardo Ramírez Hernán La Jara

Cementos Lima S.A

Juan Prado César Zanabria

Cementos Pacasmayo S.A.A.

Rosaura Vásquez

Yura S.A

Norma Arenas

Cemento Sur S.A.

Silvino Quispe

Agregados Calcáreos S.A.

Gonzalo Roselló Luis Valdera

ARPL Tecnología Ind. S.A.

Hugo Lazo Lucio Argüelles

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil

Carlos Barzola Rafael Cachay

Colegio de Ingenieros del Perú Consejo Departamental de Lima

Enrique Rivva

Pontificia Universidad Católica del Perú – Facultad de Ciencias e Ingeniería

Juan Harman I.

Ministerio de la Producción

Manuel Alvarez Ferdinan Praga

Ministerio de Transportes y Comunicaciones

Jhonny Figueres

CONSULTOR INDEPENDIENTE

Juan Avalo Castillo

CONSULTOR INDEPENDIENTE

Ana Biondi

UNICON S.A.

Aleksey Beresovsky

PREMIX S.A.

Carlos Forero

FIRTH INDUSTRIES PERÚ S.A.

Violeta Noriega

SIKA PERÚ S.A.

David Quispe ---oooOooo--v © INDECOPI 2013 – Todos los derechos son reservados

NORMA TÉCNICA PERUANA

NTP 334.004 1 de 8

CEMENTOS. Ensayo en autoclave para determinar la estabilidad de volumen 1.

OBJETO

Esta Norma Técnica Peruana establece el método de ensayo para determinar la estabilidad del volumen de especímenes prismáticos en pastas de cemento al ser sometidas al tratamiento de autoclave.

2.

REFERENCIAS NORMATIVAS

Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de esta Norma Técnica Peruana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda norma está sujeta a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos en base a ellas, que analicen la conveniencia de usar las ediciones recientes. El Organismo Peruano de Normalización posee la información de las Normas Técnicas Peruanas en vigencia en todo momento.

2.1

Normas Técnicas Peruanas

2.1.1

NTP 334.003:1998

CEMENTOS. Procedimiento para la obtención de pastas y morteros de consistencia plástica por mezcla mecánica

2.1.2

NTP 334.074:2004

CEMENTOS. Determinación consistencia normal

2.1.3

NTP 334.076:2007

CEMENTOS. Aparato para la determinación de los cambios de longitud de pastas de cementos y morteros fraguados. Requisitos

de

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la

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NTP 334.004 2 de 8

2.1.4

NTP 334.077:2007

CEMENTOS. Ambientes, gabinetes y tanques de almacenamiento utilizados en los ensayos de cemento y concreto. Requisitos

2.1.5

NTP 334.079:2001

CEMENTOS. Especificación normalizada para pesas y mecanismos de pesada para usos en los ensayos físicos de cemento

2.1.6

NTP 334.082:2001

CEMENTOS. Cemento Portland. Especificación de la Performance

2.2

Norma Técnica de Asociación

ASTM C 856:2004

3.

Standard Practice for Petrographic examination of Hardened Concrete

CAMPO DE APLICACIÓN

Esta Norma Técnica Peruana se aplica al cemento Portland.

4.

RESUMEN DEL MÉTODO

Un especímen prismático de 25,4 mm de sección transversal cuadrada y de conformidad con los requisitos de la NTP 334.076, es curado 24 horas en aire húmedo, posteriormente se mide su longitud inicial y se le coloca por una hora en autoclave, hasta alcanzar la temperatura y presión especificadas, manteniendo constantes éstos parámetros durante tres horas. Luego el especimen es enfriado y se mide su longitud final, finalmente se calcula la expansión producida.

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5.

NTP 334.004 3 de 8

SIGNIFICADO Y USO

El propósito de este método de ensayo es determinar la posibilidad de una expansión potencial causada por la hidratación de la cal libre, CaO, o del oxido de magnesio, MgO, o de ambos, cuando estan presentes en el cemento Portland.

6.

APARATOS

6.1 Mecanismos de pesada y pesas: Para la determinación de las masas (pesos) de los materiales de acuerdo con lo indicado en la NTP 334.079. 6.2 Probetas graduadas: Las probetas graduadas de 200 mL a 250 mL de capacidad que se utilicen para medir el volumen de agua de amasado deben permitir hacerlo con una exactitud de  2 mL a 20 °C . 6.3 Moldes: Serán de 25,4 mm por 25,4 mm (1 pulg x 1 pulg) de sección transversal, de acuerdo con lo indicado en la NTP 334.076. 6.4

Espátula de hoja de acero: De 100 mm a 150 mm de longitud.

6.5 Autoclave: El autoclave destinado a este ensayo debe estar constituido por una cámara de contención de vapor de agua a alta presión, completada con una válvula de eliminación de aire y del vapor, una unidad de calentamiento, un regulador automático de presión, una válvula de seguridad y un manómetro. Debe tener además un receptáculo que permita introducir un termómetro para medir la temperatura del vapor saturado. El manómetro tendrá una capacidad nominal de 4,1 MPa, ni más ni menos, un dial con un diámetro nominal de 114 mm y estará graduado de 0 MPa a 4,1 MPa con divisiones de la escala que no excedan de 0,03 MPa. El error en el manómetro no excederá de  0,02 MPa a una presión de operación de 2 MPa. La potencia de la unidad de calentamiento deberá ser suficiente para que la presión de vapor saturado en el autoclave pueda ser elevada a una presión de calibre de 2 MPa (295 psi) de 45 minutos a 75 minutos desde el tiempo de inicio de calentamiento, estando el autoclave con la máxima carga, es decir el agua y los especímenes de ensayo. El control automático de presión deberá ser capaz de mantener la presión de calibre a 2 MPa  0,07 MPa, correspondiente a una temperatura de 216 °C  2 °C . El autoclave deberá ser diseñado para permitir que el calibre de presión caiga de 295 psi a menos de 10 psi en 1 ½ hora después de que el aditamento de calor ha sido © INDECOPI 2013 – Todos los derechos son reservados

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NTP 334.004 4 de 8

desconectado.

6.6 Comparador de longitud: El comparador utilizado para medir los cambios de longitud de los especimenes estará de acuerdo con los requisitos de la NTP 334.076.

6.7 Anclajes o topes de medida: Los topes de medida deben ser de acero o de otro material resistente al ataque químico y físico de pastas de cementos; su sección debe ser circular de 6,4 mm de diámetro. Deben colocarse de manera que sus ejes principales coincidan con el eje principal del molde, que queden introducidos 15,9 mm y que la distancia entre sus extremos interiores sea de 254 mm  2,5 mm .

7.

TEMPERATURA Y HUMEDAD

7.1 Condiciones ambientales: La temperatura ambiente en la sala de trabajo así como la de las herramientas y materiales excepto el agua, deben ser mantenidas entre 19 °C y 27 °C . La temperatura del agua de amasado debe estar comprendida entre 23 ºC ± 2 ºC . La humedad relativa del aire ambiental no debe ser menor de 50 % .

7.2 Cámara húmeda: La cámara húmeda debe ser de las dimensiones que sea necesario para que los especímenes puedan almacenarse con facilidad y permitir mantener la temperatura del aire ambiente entre 23 ºC ± 2 ºC y la humedad relativa del mismo no menor de 95 % .

8.

PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

8.1 El manómetro debe tener una capacidad de 600 psi (4,1 MPa). Un manómetro con una capacidad mucho mayor o mucho menor puede ser un riesgo, puesto que para una presión por encima de la máxima presión de trabajo especificada, con un manómetro de menor capacidad, la presión puede salirse de la escala, y con un manómetro de mayor capacidad, el arco de movimiento puede ser demasiado pequeño como para llamar la atención. El operador debe estar seguro que la aguja del manómetro no haya pasado la graduación máxima en la escala.

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8.2 Verificar que el manómetro funcione adecuadamente. Siempre use un termómetro junto con el manómetro, con el fin de contar con un medio para detectar alguna falla del manómetro y para indicar cualquier condición inusual.

8.3

Mantener siempre el control automático en perfectas condiciones de trabajo.

8.4 Fijar la válvula de seguridad que libera la presión aproximadamente entre 6 % y 10 % por encima del máximo de 305 psi (2,1 MPa) especificado en este método de prueba, es decir a aproximadamente 330 psi (2,3 MPa). A menos que el fabricante haya dado instrucciones específicas con respecto al mantenimiento de la válvula de seguridad, probar la válvula dos veces al año. Pruébela con un dispositivo para probar manómetros o ajustando los controles automáticos para permitir que el autoclave alcance una presión de aproximadamente 330 psi, y a tal presión la válvula de seguridad se abrirá o será ajustada para que se abra. Dirigir la descarga de la válvula de seguridad lejos del operador.

NOTA 1: Se pueden dar combinaciones inesperadas de condiciones. Por ejemplo, en un caso el control automático ha fallado, la válvula de seguridad se ha atascado, la aguja del manómetro, que a primera vista parece estar en cero, ha pasado la máxima graduación y se ha detenido en el lugar equivocado de la clavija. Finalmente, se detectó esta condición del manómetro y la presión, para entonces de una magnitud desconocida, fue liberada antes de que se presente una falla en el aparato.

8.5 Usar guantes de trabajo de cuero grueso para prevenir quemaduras en las manos cuando se retira la parte superior del autoclave al finalizar la prueba. Dirigir la válvula de respiración lejos del operador. Cuando se retire la tapa del autoclave, inclínela de modo que ningún gas que se escape vaya hacia el operador. Se debe tener cuidado para evitar cualquier quemadura con líquidos que se hayan estado usando en el orificio del autoclave.

8.6 El operador debe saber que para muchos manómetros de autoclave, el retorno de la aguja al descanso inicial o punto inicial no necesariamente indica presión cero dentro del autoclave; así pues es posible que aún exista una presión considerablemente peligrosa.

9.

NÚMERO DE ESPECÍMENES PARA EL ENSAYO

9.1

Elabore por lo menos un especimen de ensayo. © INDECOPI 2013 – Todos los derechos son reservados

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10.

NTP 334.004 6 de 8

PREPARACIÓN DE LOS MOLDES

10.1 Prepare las moldes de acuerdo con los requerimientos de la NTP 334.076 con la excepción que los moldes no necesitan ser sellados.

11.

PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES DE ENSAYO

11.1 Preparación de la pasta: La preparación de la pasta se efectúa según el procedimiento descrito en la NTP 334.003. La cantidad de cemento a emplearse será de 650 g y la cantidad de agua, la que se haya determinado para obtener una pasta de consistencia normal según el procedimiento descrito en la NTP 334.074.

11.2 Se limpian perfectamente los moldes y los topes de medida; se arman aquellos y se los recubre interiormente con una delgada capa de aceite mineral para que posteriormente el especímen de ensayo se pueda retirar con facilidad. Luego se colocan en su lugar los topes libres de aceite y se verifican las medidas.

11.3 El llenado de los moldes se hace en dos capas aproximadamente iguales presionando la pasta con los dedos pulgares o índices para obtener un llenado lo más perfecto posible y cuidando de obtener una perfecta compactación alrededor de los topes de medida. Se alisa la cara superior con un pasaje de espátula al ras del molde y se retocan las caras si fuera necesario. Durante las operaciones de llenado se protegen las manos con guantes de goma.

11.4 Curado: Terminada la preparación de los especímenes de ensayo, se colocan los moldes en la cámara húmeda donde deben permanecer no menos de 20 h antes de abrirlos y retirar los especímenes de ensayo, los que se colocan nuevamente en la cámara húmeda hasta el momento de ser ensayados.

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12.

NTP 334.004 7 de 8

PROCEDIMIENTO

12.1 Transcurridas 24 h  30 min , desde el momento del llenado del molde, los especímenes de ensayo se retiran de la cámara húmeda, se desmoldan y se miden las longitudes (iniciales) entre los extremos libres de los topes de medida y se colocan en el autoclave a la temperatura ambiente en un soporte adecuado de manera que sus cuatro caras mayores queden expuestas a la acción del vapor.

12.2 El autoclave debe ser cargado con agua, a una temperatura inicial de 20 °C a 28 °C, en cantidad suficiente para que durante el ensayo, el vapor se mantenga en estado de saturación.

El volumen de agua necesario a este efecto es en general, del 7 % al 10 % del total de la cámara. Al iniciarse el calentamiento del autoclave, debe permanecer abierta la válvula de eliminación de aire hasta que por ella comience a salir vapor. Se le cierra entonces y se regula el calentamiento del autoclave en forma de obtener la presión de ensayo de 295 psi entre los 45 min y 75 min siguientes al momento en que se inició el calentamiento. Durante las 3 h siguientes la presión debe mantenerse entre 295 ± 10 psi . Al termino de ese plazo se suprime el calentamiento y se enfría al autoclave de manera que al cabo de 90 min la presión manométrica sea inferior a 10 psi .

La presión residual se elimina lentamente dejando escapar el vapor por la válvula citada, hasta alcanzar la presión atmosférica. Se abre entonces el autoclave colocándose los especímenes de ensayo en agua a más de 90 °C la que se hace disminuir de manera uniforme por la adición de agua fría, de modo que descienda en 15 min a 23 °C . Se mantiene esta temperatura por un período adicional de 15 min, al cabo del cual se retiran los especímenes, se secan cuidadosamente sus caras y se mide entonces nuevamente la longitud entre los extremos libres de los topes de medida.

Si se prefiere hacer todas las medidas a 26,5 °C se recomienda que al retirar los especímenes de la cámara húmeda, sean colocados a 26,5 °C durante 15 min como mínimo. Luego se mide su longitud y se colocan en el autoclave. Retirados de él y puestos en el agua a más de 90 °C, ésta debe hacerse descender en 15 min a 26,5 °C y transcurrido un período adicional de 15 min (durante el cual la temperatura se mantiene constante), se retiran los especímenes y se miden.

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NOTA 2: Si se prefiere tomar todas las lecturas a 27 °C , es recomendable que los especímenes después de ser retirados de la cámara húmeda se coloquen en agua a 27 °C , por lo menos 15 minutos antes de tomar las lecturas iniciales en el comparador y luego se colocan en el autoclave. Luego de remover del autoclave enfriar los especímenes y el agua a 27 °C en 15 minutos. Mantenga los especímenes en agua a esta temperatura por 15 minutos adicionales, luego obtenga la lectura en el comparador de longitud para cada especimen.

13.

EXPRESIÓN DE RESULTADOS

Se mide la longitud de cada especímen antes y después del ensayo y se determina su diferencia. Se expresa esa diferencia en porcentaje de la longitud inicial, con una aproximación de 0,01 % . Reportar el porcentaje del incremento en longitud como la expansión en autoclave. En caso de que hubiera una contracción, el resultado se indica con un número negativo.

14.

PRECISIÓN

Para un mismo operador (en el laboratorio), la desviación típica ha sido establecida en 0,024 % para un rango de expansión entre 0,11 % a 0,94 % ; entonces, dos resultados de ensayos del mismo operador, realizados con tandas similares, no diferirán en más de 0,07 % de expansión. Para la precisión multi-laboratorio (entre laboratorios) la desviación típica ha sido establecida en 0,030 % para un rango de expansión entre 0,11 % a 0,94 % ; luego los resultados de dos ensayos realizados por dos laboratorios diferentes, con material similar, no diferirán en más de 0,09 % de expansión.

15.

ANTECEDENTE

15.1

ASTM C 151:2005

Standard Test Method for Autoclave Expansion of Hidraulic Cement

15.2

NTP 334.004:1999

CEMENTOS. Ensayo en autoclave para determinar la estabilidad de volumen © INDECOPI 2013 – Todos los derechos son reservados