DENSIDAD DEL CEMENTO
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INTRODUCCION
El siguiente informe presenta la práctica de laboratorio realizada con el objetivo principal de calcular la densidad del cemento e identificar el tipo al que corresponde. La densidad del cemento desempeña un papel significativo en su producción y funcionamiento. Los minerales crudos se calientan en hornos enormes para promover cambios químicos en éstos. De este proceso se obtiene lo que comúnmente es llamado “Clinker”. Los pasos finales en la fabricación del cemento implican la molienda y el mezclado, los cuales producen precisamente ese polvo fino al que llamamos cemento. Dicha práctica se llevo a cabo siguiendo lo estipulado por la Norma Técnica Colombiana 221 (NTC 221), que a su vez está relacionada con la Norma Norteamericana C188 (ASTM).
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1. OBJETIVOS
1.1.
OBJETIVO GENERAL Determinar la densidad del cemento hidráulico (Portland) de acuerdo a la NTC 221 o ASTM C188, ya que su principal servicio está en el diseño y control de mezclas.
1.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Usar los conceptos básicos para hallar la densidad Comparar los resultados conseguidos para saber qué tipo de cemento es y su utilización.
Aprender a usar las normas para las prácticas de laboratorio.
Verificar equipo y elementos de protección personal.
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2. MARCO TEORICO CEMENTO Los cementos son conglomerados hidráulicos compuestos principalmente de silicatos de calcio hidráulicos, que finamente molidos y mezclados con agua forman pastas que fraguan y endurecen a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratación de sus constituyentes para dar lugar a productos hidratados que son mecánicamente resistentes y estables.
CLASIFICACION DE LOS CEMENTOS En el mundo existen una gran variedad de tipos de cementos. La norma ASTM especifica:
8 tipos de cemento Portland, ASTM C150: I, IA, II, IIA, III, IIIA, IV, V. 6 tipos de cemento hidráulico mezclado, ASTM C595: IS, IP, P, I(PM), I(SM), S. 3 tipos de cemento para mampostería, ASTM C91: N, M, S.
Tipo
I
Este tipo de cemento es de uso general, y se emplea cuando no se requiere de propiedades y características especiales que lo protejan del ataque de factores agresivos como sulfatos, cloruros y temperaturas originadas por calor de hidratación. Entre los usos donde se emplea este tipo de cemento están: pisos, pavimentos, edificios, estructuras, elementos prefabricados.
TIPO II Cemento modificado para usos generales. Se emplea cuando se prevé una exposición moderada al ataque por sulfatos o cuando se requiere re quiere un moderado calor de hidratación. Este tipo de cemento se usa en el hormigón expuesto al agua de mar.
TIPO III Cemento de alta a lta resistencia inicial. Recomendable cuando se necesita una resistencia temprana en una situación particular de construcción. El hormigón tiene una resistencia a la compresión a los 3 días aproximadamente igual a la
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resistencia a la compresión a los 7 días para los tipos I y II y una resistencia a la compresión a los 7 días casi igual a la resistencia a la compresión a los 28 días para los tipos I y II. Dado que el cemento tipo III tiene un gran desprendimiento de calor, no se debe usar en hormigones masivos.
TIPO IV Cemento de bajo calor de hidratación. hidratación . Dado que estos compuestos también aportan la resistencia inicial de la mezcla de cemento, al limitarlos se tiene una mezcla que gana resistencia con lentitud. Este cemento se usa para estructuras de hormigón masivo, con bajas relaciones superficie/volumen. Requiere mucho más tiempo de curado que los otros tipos.
TIPO V Cemento resistente resist ente a los sulfatos. sulf atos. Este tipo se usa en las estructuras estructu ras expuestas a los sulfatos alcalinos del suelo o del agua, a los sulfatos de las aguas freáticas y para exposición al agua de mar.
DENSIDAD RELATIVA DEL CEMENTO Generalmente el peso específico del cemento Portland es de aproximadamente 3.15. El cemento cement o Portland de escoria de alto horno y los cementos cem entos PortlandPort landpuzolana pueden tener valores de pesos específicos de aproximadamente 2.90. El peso específico de un cemento, determinado con la norma ASTM C188 no es indicador de la calidad del cemento; su uso principal se tiene en los cálculos de proporcionamiento de mezclas.
PRINCIPIO DE ARQUIMIDES Ley física formulada por Arquímedes y que regula el equilibrio de los cuerpos sumergidos en los líquidos. Se enuncia generalmente de este modo: Todo cuerpo sumergido en un líquido desaloja un volumen de éste igual al suyo y pierde de su peso tanto como pesa el volumen líquido desalojado. Este principio es de una importancia científica y de una aplicación práctica inmensas. Por medio del principio de Arquímedes se puede fácilmente obtener el volumen de un cuerpo que no se disuelva en el agua.
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3. EQUIPOS Y MATERIALES
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Frasco de le chatelier (Fig. 1) ∶ Normalizado ∶ Vidrio ∶ Libre de estrías ∶ Transparente ∶ Templado Kerosene libre de agua o nafta 0.758 ml Muestra de cemento 64g Embudo Espátula Capsula de porcelana Balanza electronica brocha
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4. PROCEDIMIENTO
Se Inicio verificando los elementos de protección personal y del equipo que que estén en buen estado. En seguida se lleno el frasco de Le Chatelier hasta un punto situado entre las marcas 0 ml - 1ml con Kerosene, que fue la sustancia usada para poner en contacto con el cemento, el cual no mostro ninguna reacción. Posteriormente se seco el interior del frasco por encima del nivel de kerosene, después de echarlo. Luego se sumergió el frasco en el baño de agua para que ambos tuvieran la misma temperatura. Se adiciono cuidadosamente en pequeñas cantidades (aproximadamente 64 g de cemento Portland), intentando que el cemento no se pegara a las paredes del frasco. (Fig. 2) Después se coloco el tapón y se giro manualmente en círculos horizontales para adherir el cemento a la sustancia y sacarle el aire. (Fig. 3) Por último se tomo de nuevo la temperatura después de haberlo sumergido en el mismo baño de agua. (Fig. 4)
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5. DATOS Y CÁLCULOS
Masa de cemento 64g Muestra 1 Lectura inicial 0,0 ml Lectura final 22,1 ml Tabla 1. Datos para calcular la densidad del cemento
Muestra 2 0,1 ml 22,4 ml
El volumen del kerosene desplazado por el peso de cemento usado es la diferencia entre la inicial y final de las dos muestras:
Volumen Volumen desplaza despl azado: do: L F - L I Entonces; para la muestra 1: Vd= (22.1-0.0) Vd= 22.1ml
Para la muestra 2: Vd= (22.4-0.1) Vd= 22.3ml
La densidad del cemento, ρ, se calcula de la siguiente forma:
Muestra 1: ρ ρ
=
= 2.896 (g/ml)
Muestra 2: ρ ρ
=
= 2.869 (g/ml)
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Densidad Relativa:
(a 4° C la densidad del agua es 1Mg/m 2 (1g/cm2) Muestra 1:
Muestra 2:
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
Para poder hallar el error porcentual se utiliza la densidad de cada muestra para los valores experimentales y los valores teóricos de acuerda a la norma, el cual aparece de 3 g/ml. Por esta razón se proseguirá a hallar el Error relativo.
) ( Muestra 1:
) ( Muestra 2:
) ( Se hallo los valores de error relativo que son 3.46% y 4.36% respectivamente a las muestras, la diferencia de los errores no fue muy grande, aunque es necesario encontrar cuales han sido las causas de que se produjera esta diferencia ya que ambas muestras tuvieron el mismo procedimiento. Un error pudo estar en la balanza en la cual se peso el cemento, por el hecho de que haya redondeado un valor de la masa, que pudiera estar entre 64g y 64,5g; y esto pudo a ver causado que la densidad experimental diera menor a la teórica por eso a la hora de verter el cemento sobre de Kerosene, se echaron algo más de 64g, luego que el volumen aumento más de lo debido.
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Otro error probablemente pudo estar en el mismo cemento porque a la hora de echarlo en el frasco, este llevo algo de aire entre sus partículas. Aunque en el momento de girarlo manualmente en círculos horizontales se intento quitarle un poco de ese aire sin embargo este trabajo difícilmente se logra en su totalidad. El dato de error más probable para que haya dado la diferencia entre las dos muestras fue la del escape del cemento al momento de la adherirlo al fluido o también pudo estar en una mala agitación del frasco que no permitió la expulsión de todos lo vacios.
PALABRAS CLAVES: Densidad; cemento hidráulico; densidad relativa.
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CONCLUSIONES
Para la mezcla del concreto es muy valioso conocer la densidad más cercana posible al valor real de sus elementos antes de agregarlos, ya que así, se puede establecer proporciones de dicha mezcla. Para poder hallar este valor con mayor exactitud se debe tener en cuenta equipos con gran precisión y tiempo necesario, además estas prácticas se realizan varias veces. Es de vital importancia estar muy atentos a cada paso de elaboración del cemento con el cual vamos a trabajar a fin de estar seguros que dicho cemento cumple con todas las especificaciones necesarias. En el momento de la culminación del informe para determinar la densidad del cemento, y sabiendo cuales son los valores típicos para el cemento normal (3,10g/ml a 3,15g/ml) y el cemento adicionado (3,00 g/ml) a 3,10g/ml), se puede afirmar que el cemento utilizado para la práctica es un cemento adicionado.
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FUENTES CITADAS
http://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2010/10/tipos-de-cementoportland.html http://www.e-torredebabel.com/Enciclopedia-Hispano Americana/V2/princ Americana/V2/principio-arq ipio-arquimedes-fisi uimedes-fisica-D-Eca-D-E-H-A.htm H-A.htm http://es.scribd.com/doc/50086537/NTC221
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