Laboratorio N° 5: CEMENTO- DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA NORMAL Y TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO. Nombre de la TALLER DE Sigla Asignatura TAM1201 Tiempo 3 horas Asignatura MATERIALES GUÍA N° 5: CEMENTO- DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA Nombre del Recurso Didáctico NORMAL Y TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO Unidad de Aprendizaje N° 1
MATERIALES DE USO EN OBRA GRUESA Reconoce las características y propiedades de los materiales presentes en obra, según su uso. Reconoce la normativa vigente asociada a los distintos materiales de construcción presentes en obra. Describe la aplicación y uso de los distintos materiales de construcción según las características del proyecto en obra. Reconoce los distintos tipos de ensayos de materiales asociados a las características de cada proyecto, según normativa vigente. Reconoce las propiedades de los materiales, utilizando como referencia ensayos de laboratorio.
Unidades de Competencia
ÍNDICE
1.
Contenido APRENDIZAJES ESPERADOS
Pág. 1
2.
OBJETIVOS
1
3
ALCANCE
1
4
MARCO TEÓRICO
2
5
PRECAUCIONES
3
6.
PARTE 1: DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA NORMAL
6.1
MATERIALES – EQUIPOS EQUIPOS – ELEMENTOS NECESARIOS
3
6.2
DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO
4
6.3
EXPRESIÓN DE RESULTADOS
4
7. PARTE 2: TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO 7.1
MATERIALES – EQUIPOS EQUIPOS – ELEMENTOS ELEMENTOS NECESARIOS
4
7.2
DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO
5
7.3
EXPRESIÓN DE RESULTADOS
5
8.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
6
9.
PAUTAS DE EVALUACIÓN
7
Revisión Número: 3 Preparado por: ESCO
Fecha de actualización: 09-03-15 Revisado por: ESCO
Fecha de vigencia: 2015 Aprobado por: ESCO
1.
APRENDIZAJES ESPERADOS
2.
OBJETIVOS
3.
Identifica las características físicas y químicas de los materiales. Reconoce los materiales visualmente. Reconoce los materiales según su nombre comercial. Reconoce normativa asociada a los materiales de obra gruesa. Asocia la aplicación de la normativa a los distintos materiales presentes en obra gruesa. Identifica los distintos tipos de materiales a utilizar, según las características de la obra. Reconoce los distintos ensayos a realizar a los materiales. Identifica las características de los materiales según los resultados de los ensayos. Reconoce los ensayos a los cuales son sometidos los materiales según la normativa técnica vigente. Reconoce las propiedades de los materiales según los ensayos a los cuales son sometidos.
Determinar por medio de un método normalizado el inicio y fin de fraguado de un cemento de fabricación nacional. ALCANCE
El cemento se presenta como un polvo muy fino, de color gris, el cual mezclado con agua forma una pasta que endurece al aire libre y también bajo agua, por estas características se le conoce como cemento hidráulico. En su fabricación, las materias primas que intervienen principalmente son la Caliza, la cual contiene un alto contenido de cal en forma de óxido de calcio, y un componente rico en Sílice, el cual corresponde generalmente a una arcilla o escoria de alto horno. Estos componentes son mezclados en proporciones definidas y sometidos a un proceso de fusión incipiente en un horno rotatorio (aprox.1500°C), producto de este proceso se obtiene un material granular llamado Clinquer, el cual forma el principal componente del cemento. El clinquer es sometido a molienda en molinos de bolas hasta alcanzar un tamaño aproximado a 45 micras, con lo cual se generara el 95% del peso final del c emento, siendo el 5% restante del peso total “yeso”, el cual
sirve para regular el fraguado, ya que de lo contrario endurecería en forma casi instantánea. El producto obtenido de esta forma se denomina cemento portland. Como se mencionó anteriormente, la mezcla de cemento con agua genera una pasta que endurece, esta lo hace progresivamente hasta generar un sólido de creciente dureza y resistencia. Al proceso de endurecimiento se le denomina “fraguado” y está constituido de un “inicio” y un “fin” , el cual
corresponde a la unidad de tiempo (minutos, horas) que demora este proceso, es decir cuánto demora en dejar de ser una pasta y alcanzar su rigidez. Por otro lado se puede decir que este proceso está relacionado principalmente con su composición y finura, por lo que deja de ser un dato estándar, aunque si se encuentran enmarcados dentro de valores mínimos y máximos. La comprobación de estos valores, debe se realiza por medio de un ensayo de carácter estándar, en el cual intervienen una serie de elementos normalizados que nos ayudaran a determinar con total certeza el “tiempo de Fraguado”.
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4.
MARCO TEÓRICO
TERMINOLOGÍA Los cementos fabricados en chile se clasifican por su composición y resistencia según la tabla adjunta (Nch. 148): Tabla 1: Clasificación de los cementos nacionales Denominación
Proporción de los componentes Clinquer 100%
Puzolana ---------
Escoria
Portland Puzolanico
≥ 70 %
≤ 30%
--------
Portland Siderúrgico
≥ 70 %
--------
≤ 30%
Puzolanico
50-70%
30-50%
-----
Siderúrgico
25-75%
---------
30-75%
Portland
Tabla 2: Características especificadas de los cementos nacionales Grado
Tiempo de Fraguado
Corriente Alta. Resistencia
Inicial Mínimo 60 min 45 min
Final Máximo 12 h 10 h
Resistencia mínima (Kg/cm²) Compresión 7 días 28 días 180 250 250 350
7 días 35 45
Flexión 28 días 45 55
Para realizar la determinación del tiempo de fraguado del cemento, se deberá generar previamente una pasta de cemento en una condición específica, es decir que se fabricara una pasta llamada “de consistencia normal”, la cual nos servirá de parámetro para iniciar el ensayo final.
TERMINOLOGIA
CALIZA: es una roca sedimentaria compuesta mayoritariamente por carbonato de calcio (CaCO3), generalmente calcita. También puede contener pequeñas cantidades de minerales como arcilla, hematita, siderita, cuarzo, etc., que modifican (a veces sensiblemente) el color y el grado de coherencia de la roca. SÍLICE: Es uno de los componentes de la arena. Una de las formas en que aparece naturalmente es el cuarzo. CEMENTO: es un material pulverizado que por adición de una cantidad conveniente de agua forma una pasta conglomerante capaz de endurecer tanto bajo el agua como en el aire. CEMENTO PORTLAND: es el producto que se obtiene de la molienda conjunta de clinquer y yeso y que pueda aceptar hasta un 3% de materias extrañas, excluido el sulfato de calcio hidratado. Marzo 2015 / Escuela de Construcción / Técnico e Ingeniería en Construcción
5.
CLINQUER: es el producto que está constituido principalmente, por silicatos cálcicos. Se obtiene por calentamiento hasta una temperatura que no podrá ser inferior a la temperatura de fusión incipiente de una mezcla homogénea finamente molida en proporciones adecuadas. CEMENTO SIDERÚRGICO: es el producto que se obtiene de la molienda conjunta de clinquer, escoria granulada de alto horno y yeso y que puede aceptar hasta un 3% de materias extrañas, excluido el sulfato de calcio hidratado. ESCORIA BÁSICA GRANULADA DE ALTO HORNO: es el producto que se obtiene por enfriamiento brusco de la masa fundida no metálica que resulta en el tratamiento de mineral de hierro en un alto horno. CEMENTO PUZOLÁNICO: es el producto que se obtiene de la molienda conjunta de clinquer, puzolana y yeso y que puede aceptar hasta un 3% de materias extrañas, excluido el sulfato de calcio hidratado. PUZOLANA: es un material silíceo-aluminoso que aunque no posee propiedades aglomerantes por sí solo, las desarrolla cuando está finamente dividido y en presencia de agua, por reacción química con hidróxido de calcio a la temperatura ambiente.
PRECAUCIONES Asistir con zapatos de seguridad a todas las experiencias. Usar ropa con manga larga y pantalones de tela gruesa, tipo jeans. Usar los elementos de protección personal que serán entregados en el respectivo curso para su uso, estos deberán ser devueltos al término de la experiencia.
6. PARTE 1: DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA NORMAL 6.1 MATERIALES – EQUIPOS – ELEMENTOS NECESARIOS EQUIPOS Balanza: Tendrá una capacidad de 1 000 g y una sensibilidad recíproca de 1 g. Bureta: La bureta tendrá una capacidad total de 200 ml, a 20 °C con una tolerancia de ± 1 ml. Aparato de Vicat: Consta de un armazón con un vástago móvil provisto de una sonda (sonda Tetmayer), un indicador y opcionalmente de un freno. El vástago puede fijarse en cualquier posición mediante un tornillo. El indicador es ajustable y se mueve sobre una escala graduada en mm Aparato Vicat Consta de un armazón con un vástago móvil provisto de una sonda (sonda Tetmayer), un indicador y opcionalmente de un freno. El vástago puede fijarse en cualquier po-sición mediante un tornillo. El indicador es ajustable y se mueve sobre una escala graduada en mm Mezcladora mecánica Moldes: El molde tronco cónico destinado a contener la pasta será de material no absorbente y resistente al ataque del cemento; tendrá las dimensiones siguientes: Diámetro inferior: 70 +/-3 mm Diámetro superior: 60+/- 3 mm Altura: 40 +/- 1 mm Podrá usarse también un molde cilíndrico con un diámetro interior de 80+/-5 mm y altura de 40+/-1 mm Placa de vidrio: La placa de vidrio sobre la cual se colocará el molde cilíndrico será cuadrada de 10 cm de lado. Espátula: La espátula tendrá una hoja de acero de 7 a 8 cm de largo.
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6.2 DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO Preparación de la pasta de cemento Mezclado manual a.
b.
c. d.
e. f.
Colocar en una superficie lisa de material no absorbente (por ejemplo vidrio) en forma de anillo, 500 g del cemento por ensayar. Verter en el centro del anillo, una determinada can-tidad de agua, y con ayuda de la espátula volcar el cemento de la orilla para el centro, sin demorar más de 30 s en esta operación. Durante un nuevo intervalo de 30 s esparcir el cemento seco de los costados del cono sobre la mezcla para reducir la pérdida por evaporación y provocar la absorción del agua y revolver luego vigorosamente con la espátula hasta completar 5 min contados desde el momento de agregar el agua. Inmediatamente después de terminado el mezclado, colocar la pasta de cemento en el molde sin efectuar presión, hasta enrasarla con la ayuda de la espátula. Colocar el molde con la pasta sobre la placa de vidrio y centrarlo debajo del vástago del aparato de Vicat; colocar el extremo de la sonda Tetmayer en contacto con la superficie de la pasta y fijar el tornillo sujetador. Llevar el indicador a coincidir con marca superior 0 de la escala o con una lectura inicial determinada, y soltar la sonda. El aparato debe estar libre de toda vibración durante el ensayo.
La pasta tendrá consistencia normal, cuando la sonda se detiene a 6 ± 1 mm sobre el fondo del molde, 30 s después, soltarla. Se confeccionarán pastas con distintas proporciones de agua hasta obtener la consistencia normal. Efectuar sólo un ensayo con cada porción de pasta. 6.3 EXPRESIÓN DE RESULTADOS Calcular la cantidad necesaria de agua para obtener la pasta de consistencia normal, como por-centaje en peso del cemento seco, con aproximación de 0,1. 7. PARTE 2: MÉTODO DE DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE FRAGUADO. 7.1 MATERIALES – EQUIPOS – ELEMENTOS NECESARIOS
Aparato de Vicat: Consta de un dispositivo móvil provisto de una aguja, un indicador y opcionalmente de un freno. El vástago puede fijarse en cualquier posición mediante un tornillo. El indicador es ajustable y se desplaza sobre una escala graduada en mm.
Las características de este dispositivo serán las siguientes: Peso total del dispositivo móvil con su aguja 300,0 g ± 0,5 g Aguja de Vicat cilíndrica de un material no atacable, con basa plana de: Diámetro 1,13 mm ± 0,05 mm Longitud libre 43 mm ± 1 mm Esta aguja se usará para la determinación del tiempo de fraguado inicial. Tolerancia en la graduación de la escala en todas las divisiones: ± 0,25 mm
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Aguja con un accesorio hueco de metal, de 5 mm de diámetro, con borde cortante en que el extremo de la aguja sobrepasa en 0,5 mm ± 0,1 mm (figura 1). Esta aguja se usará para la determinación del tiempo de fraguado final. Moldes, placa de vidrio y espátula
7.2 DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO a.
Preparar la pasta de cemento de consistencia normal y colocarla en el molde.
b.
El molde con la pasta de cemento deberá permanecer en la cámara húmeda y se sacará durante el tiempo necesario para hacer las mediciones.
c.
Colocar el molde con la pasta debajo de la aguja del aparato de Vicat, colocar el extremo de la aguja en contacto con la superficie de la pasta y fijar el tornillo.
d.
Hacer coincidir el indicador con la marca superior 0 de la escala o con una lectura inicial determinada y soltar el dispositivo móvil.
e.
El aparato debe estar libre de vibraciones durante el ensayo.
f.
Hacer mediciones sucesivas cada 10 min a distancias iguales o superiores a 10 mm del borde interior del molde y a 5 mm entre ellas.
g.
Limpiar completamente la aguja después de cada medición.
El cemento ha alcanzado el principio de fraguado cuando la aguja se detenga a 4 mm ± 1 mm sobre el fondo del molde 30 s después de haber soltado el dispositivo móvil. La determinación del tiempo de fraguado final se hará con la probeta invertida. La inversión se efectuará, cuando la pasta esté suficientemente rígida. El cemento ha alcanzado el final de fraguado cuando sólo la aguja deja una impresión y no el borde circular del accesorio. Los tiempos de fraguado inicial y final se computan desde el instante en que se inicia el mezcla-do de la pasta de cemento. 7.3 EXPRESIÓN DE RESULTADOS Los tiempos de fraguado, inicial y final, se expresarán en horas y minutos, con aproximación de 10 min. Actividad Complementaria Se define como Aditivo acelerador de fraguado al producto que al ser aplicado en la pasta de cemento reduce el tiempo de transición de la mezcla para pasar del estado plástico al rígido. Se propone realizar una comparación del tiempo de fraguado sin y con aditivos, en este caso, acelerador de fraguado, aplique bajo instrucciones del producto elegido y analice los resultados.
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4
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Método de determinación del tiempo de fraguado NCh152.Of71. Método de determinación de la consistencia Normal NCh151.Of68.
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5
PAUTAS DE EVALUACIÓN
SIGLA ASIGNATURA: TAM1201 EXPERIENCIA LABORATORIO: CEMENTO- DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA NORMAL Y TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO DATOS DEL ESTUDIANTE Nombre Estudiante: RUT: Sección: Sede: Docente: Fecha: Puntaje obtenido: Nota:
ESCALA DE VALORACIÓN Sigla Leyenda L ML NL
LOGRADO MEDIANAMENTE LOGRADO NO LOGRADO
ASPECTOS A EVALUAR N°
CONDICIONES DE SEGURIDAD
1.
Conoce las disposiciones básicas de realización de la actividad de seguridad previa.
2.
Utiliza los elementos de protección personal adecuados para la actividad.
3.
Realiza el trabajo de forma segura, cumpliendo con lo establecido en la normativa vigente.
4.
Mantiene un comportamiento adecuado durante el desarrollo de la actividad.
5.
Demuestra capacidad de corregir faltas que afecten la seguridad y orden de la clase.
II.
DESEMPEÑO DE LA ACTIVIDAD
6.
Identifica las herramientas y materiales a utilizar para realizar la actividad.
Niveles de logro L
ML
NL
L
ML
NL
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7.
Utiliza las herramientas de trabajo y materiales de acuerdo a protocolos.
8.
Aplica las técnicas de trabajo establecidas para la actividad.
9.
Termina el trabajo bajo el estándar de calidad establecido.
10.
Realiza el trabajo de acuerdo a lo establecido por el docente.
11.
Realiza un trabajo que cumple con la función requerida.
12.
Realiza un trabajo en forma limpia y ordenada de acuerdo a protocolos.
13.
Cumple con el objetivo de la a ctividad de acuerdo a lo establecido en la guía y el programa de la asignatura.
14.
Realiza el trabajo en el periodo de tiempo establecido para la actividad. TOTAL
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