UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MATERIALES
INFORME DE LABORATORIO N° 05 “ELABORACION DE CEMENTO ECOLOGICO”
CURSO:
RECICLADO Y REUTILIZACION DE MATERIALES
DOCENTE:
Ing. VASQUEZ ALFARO, Iván Eugenio
ALUMNOS: BARRETO ZAVALETA, Glendy Zamar ESPEJO VALENCIA, Fanglin Jeanpier GUEVARA PARIMANGO, Jans Carlos RODRIGUEZ MAURICIO, Jorge Luis
CICLO:
VIII
GRUPO:
8
TURNO:
Miércoles 3 pm– 5 pm
2017 TRUJILLO – PERÚ
RESUMEN El presente trabajo de investigación tuvo como fin modelar y determinar el porcentaje de variación en la resistencia a la compresión de la pasta de cemento tipo I curado en una poza de agua con cal a temperatura ambiente cuando se le adiciona 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25% y 30% de cascaras de huevo. El procedimiento de molienda, elaboración de mezcla, elaboración de especímenes de prueba y ensayos de compresión fue realizado de acuerdo con la norma ASTM-C109, para el modelamiento se aplicaros unos cálculos matemáticamente y realizado posteriormente en Excel a fin de obtener una gráfica Esfuerzo vs Deformación. Posteriormente se hizo un análisis que explique la relación entre la resistencia que presenta cada mortero y el porcentaje de cascaron de huevo existente; finalmente los resultados obtenidos fueron contrastados con los valores de cemento tipo I, donde se obtuvo que la mezcla con un 15% de cascaras de huevo presentó la mayor resistencia a la compresión.
INTRODUCCION El mejoramiento continuo de las propiedades del Cemento ha sido estudio de múltiples investigaciones, el uso de materiales locales para la elaboración del mismo posee el propósito primordial de disminuir costos de manufactura para poder competir a nivel Nacional con un producto de menor valor pero iguales propiedades mecánicas. El Cemento Tipo I que se usa actualmente, adquiere sus propiedades mecánicas de los diferentes materiales puzolánicos que lo conforman. Debido a que, para la elaboración del cemento se requiere de puzolanas, la obtención del mismo por parte de las empresas da un valor agregado a su proceso de elaboración, debido al costo de transportación que debe considerarse en el costo de procesamiento del cemento. El material puzolánico que se va a usar en esta investigación es la cascara del huevo, el costo de la cascara de huevo en comparación a otros materiales puzolánicos es relativamente más bajo, así que de demostrar que se alcanzan las mismas o mejores propiedades mecánicas que el cemento, se puede competir a nivel nacional con un producto de menor costo y de buena calidad. Las cascaras de huevo con la que trabajaremos es obtenida de diferentes restaurantes, panaderías entre otros, la cual se adiciona a la pasta de cemento y posteriormente se le hace un curado con agua y cal, luego se observa en cómo se afecta la Resistencia a la compresión de ésta mezcla a lo largo de los 7 días de experimentación.
INDICE CAPITULO 1 1 GENERALIDADES……………………………………………………………….3 1.1. Introducción...…………………………………………3 1.1.1.Justificación………………………………………………………………....6 1.2. Hipótesis……………………………………………………………8 1.3.Objetivos…………….………………………………………………… ... 9 1.4. Metodología…………………………………………… ..................... 10 1.5. Estructura de la Tesis ……………………………………………….11 CAPITULO 2 2. MARCO TEORICO…………………………………………………………… ..13 2.1. Cemento Tipo IV ..……………………………………………………13 2.2. Zeolita Tipo I….……………………………… ..…………………….. 17 2.3. Curado al Ambiente ...…………………………………………….…. 22 2.4. Diseño Factorial………………………………………………….… .. 29 2.5. Aplicación de Elementos Finitos a Concretos……………… ..…... 38
2.6. Estado del arte del modelamiento de la pasta de cemento…… .. 49
CAPITULO 3 3. METODOLOGIA Y ANALISIS ESTADISTICO…………………………… ... 57
3.1. Diseño del Experimento…………………………………………… .. 57 3.2. Materiales…………………………………………………………… .. 58 3.3. Procedimientos.…………………………………………………… ... 63
3.4. Cálculos Estadísticos… ..……………………………………………70 CAPÍTULO 4
4. ANALISIS Y RESULTADOS………………………………………………….80 4.1.
Modelación
4.2.
del
Comportamiento………………………………
Validación……………………………………………………………
CAPÍTULO 5
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………… ...... 128 5.1. Conclusiones……………………………………………………… .. 128 5.2 Recomendaciones………………………………………………… .. 130
ANEXOS……………………………………………………………………….132 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………… ..……………. 158
………...... ……
80 91
CAPITULO 1 1.1.
Realidad Problemática
El cemento se inventó hace 2000 años aproximadamente por los romanos de forma fortuita, al hacer fuego en un agujero recubierto de piedra, con esto ellos consiguieron deshidratar y descarbonatar parcialmente las piedras calcáreas de esa zona, convirtiéndolas en polvo que se depositó entre las piedras, al llover y con el agua dicho polvo formo una masa que unió a las piedras entre sí. Actualmente, el cemento Pórtland ha llegado a una gran perfección y es el material industrializado de construcción de mayor consumo. Se puede decir que el cemento es el alma del hormigón,
es así tanta la importancia que prácticamente este producto va
mejorando en toda su producción por el bien de las obras en construcción civil. El cemento Portland que se usa actualmente adquiere su propiedad de soportar grandes fuerzas de compresión de los materiales puzolánicos, los cuales se usan en su elaboración. La dificultad de obtenerestos materiales ocasiona un incremento enel costo de elaboración del cemento. Los aditivos usados en la elaboración del cemento tienen la finalidad de mejorar las propiedades mecánicas del cemento, los materiales puzolánicos poseen la función de alterar la dureza del cemento. Esta investigación se va a enfocar a un material en particular que pertenece al grupo de las puzolanas, este material es lacascara de huevo, la cual gracias a su estructura molecular y propiedades químicas influye de forma directa en la dureza del cemento. Debido a que para la elaboración del cemento se hace uso de puzolanas, se ha comprobado que estas en ciertas proporciones ayudan a mejorar las propiedades del mismo, su obtención da un valor agregado a su proceso de elaboración, factores influyentes en su costo de venta
El costo de las cascaras de huevo en comparación a otros materiales puzolánicos es relativamente más bajo, así que si se llegase a demostrar que se pueden alcanzar valores altos de resistencia a la compresión, se podría competir a nivel nacional con un producto de menor costo y propiedades similares o mejores. El factor independiente en este análisis será el porcentaje de cascaras de huevo y el tipo de curado, que en este caso será curado en agua con cal, el factor dependiente será el Modulo de Elasticidad. Se llevara a cabo mediante ensayos de laboratorio los que comprenden primero el curado de la mezcla Cemento tipo I + cascaras de huevo y posteriormente el ensayo de compresión. Para obtener buenos resultados experimentalmente existirán valores que se mantendrán constantes a lo largo del experimento como la relación agua/cemento y la granulometría del material usado, esto lo estableceremos así para reducir en lo más posible variaciones en el resultado.
1.1.1. Justificación La investigación propuesta se justifica plenamente si se considera que los resultados, encontrados a lo largo del experimento, aumentan la resistencia del cemento. Esta investigación es muy conveniente por que utilizamos cascaras de huevo que los podemos obtener de muchas zonas cercanas, actualmente las actividades agroindustriales generan una grande cantidad de residuos, los cuales, aún no son explotados de forma racional. Generalmente los residuos agroindustriales son desechados en la naturaleza sin control o simplemente son quemados al aire libre, contribuyendo para la degradación ambiental. Resultante del procesamiento del huevo, la cáscara es un tipo de residuo que presenta un grande potencial para aplicación en la construcción, sobre todo por constituirse principalmente de carbonato de calcio, esta acción posee dos ventajas: primero porque se usarían recursos propios de la provincia y segundo porque se disminuiría el costo de transportar este material desde lugares más lejanos, de obtener los resultados esperados estos dos factores reducirían el
costo de elaboración del cemento. Con los resultados que se obtengan en esta investigación, contribuiremos al conocimiento del comportamiento de diferentes porcentajes de cascara de huevo y un curado en agua con cal en la dureza del cemento. Estas razones son las que nos han llevado a que como futuros ingenieros de materiales nos inclinemos a mejorar al medio ambiente y ayudemos a la reutilización de las cascarillas de huevo, el cual también ayudara a mejorar las diferentes propiedades ya conocidas de morteros. Después de haber terminado esta investigación, se podría constatar si verdaderamente la cascara de huevo posee una influencia directa en la dureza de la mezcla de cemento. El agregar puzolanas al cemento produce estas mejoras: -
MENOR CALOR DE HIDRATACIÓN La reacción durante el fraguado es más lenta que para el cemento portland común y permite la disipación de calor en mayor tiempo, efecto muy favorable para el hormigón en masa.
-
MAYOR MANEJABILIDAD DE MEZCLAS FRESCAS La puzolana no absorbe agua, lo que implica mayor disponibilidad de agua para lubricar la mezcla, para una misma relación agua / cemento.
-
RESISTENCIA MODERADA A LA ACCIÓN DE LOS SULFATOS Las sales, como los sulfatos, que se emplean en el tratamiento de aguas potables, o las que vienen disueltas en aguas a tratarse, reaccionan con la cal libre de los hormigones de cemento portland común, produciendo su deterioro. En el hormigón con Cemento Puzolánico, la cal libre está controlada por la presencia de la puzolana, eliminándose la posibilidad de una reacción perjudicial en él.
-
IMPIDE LA ACTIVIDAD ALCALI-SILICE Algunos áridos tienen la posibilidad de reaccionar químicamente con los álcalis del cemento, provocando expansiones peligrosas que pueden dañar seriamente las estructuras. La puzolana neutraliza esa acción, eliminándola o haciéndola inocua.
-
RESISTENCIA A AGENTES AGRESIVOS El hormigón fabricado con Cemento Puzolánico, es más compacto e impermeable que él de cemento portland común, por tanto se impide y reduce el efecto dañino de agentes agresivos como: aguas salinas, suelos sulfatados, aguas servidas y desechos industriales.
1.2.
OBJETIVOS
1.2.1. Objetivo general -
Determinar la variación en la resistencia a la compresión de la pasta de cemento tipo I curado en agua con cal cuando se le adiciona diferentes porcentajes de cascara de huevo.
1.2.2. Objetivo especifico -
Elaborar un cemento ecológico reemplazando un porcentaje de este con una puzolana (cascara de huevo).
-
Identificar la resistencia a la compresión del Cemento Tipo I para establecer como variará ésta propiedad con la adición de diferentes porcentajes de cascaras de huevo y un curado en agua con cal en la pasta de cemento.
-
Determinar la influencia del porcentaje de reemplazo de cascara de huevo sobre la resistencia a la compresión del cemento.
-
Analizar qué porcentaje de cascarilla de huevo ofrece una mayor resistencia a la
compresión en un cemento puzolánico.
1.3. METODOLOGÍA La metodología de la siguiente tesis esta graficada en la figura 1.1 y se detalla a continuación:
Diseño de experimento
Figura 01. Metodología de la tesis
El diseño del experimento se efectuara de la siguiente forma, la relación agua/mezcla se la mantendrá constante a lo largo de la investigación, otro valor que mantendremos constante es la granulometría del material. El aditivo a utilizar ocupara un 5%, 10%, 15%, 20%, 25% y 30% de la mezcla y se efectuara un curado en agua con cal.
La experimentación se la desarrollara de la siguiente forma, se procederá a realizarles un curado en agua con cal a las 7 probetas de 50x50x50 mm3, efectuado esto, se realizara 1 ensayo de compresión a cada una de estas probetas a los 7 días de la investigación. Para el análisis de datos y resultados, haremos uso de un programa llamado Excel el cual nos permitirá realizar la gráfica de esfuerzo deformación y un gráfico para comparar los resultados obtenidos.
CAPITULO 2 2.
MARCO TEORICO
2.1. Cemento Portland 2.1.1. Definición Tradicionalmente el cemento se ha considerado como el principal material de la construcción. La norma técnica colombiana NTC-31, lo define como un “material pulverizado que además de óxido de calcio contiene sílice, alúmina y óxido de hierro y que forma, por adición de una cantidad apropiada de agua, una pasta conglomerante capaz de endurecer tanto en el agua como en el aire”. Por lo anterior, presenta propied ades de adherencia y cohesión, que permiten la unión de fragmentos minerales entre sí, formando un todo compacto, a través de un proceso de naturaleza química conocido como hidratación (ASOCRETO, 1997). Entre las propiedades interesantes de este material se señalan: fraguado rápido y endurecimiento más lento, buena adherencia a otro tipo de materiales, y buena resistencia en general (ciclos humedad-sequedad, variaciones de temperatura, entre otros) (Crespo, 2010). Estas características son las responsables de que el cemento tenga un papel tan relevante en la vida moderna.
2.1.2. Tipos -
Tipo I.- Es el cemento Portland normal destinado a obras de concreto en general, cuando en las mismas no se especifique la utilización de otro tipo. (Edificios, conjuntos habitacionales). Libera más calor de hidratación que otros tipos de cemento.
-
Tipo II.- De moderada resistencia a los sulfatos, es el cemento Portland destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de hidratación. (Puentes, tuberías de concreto).
-
Tipo III.- Alta resistencia inicial, como cuando se necesita que la estructura de concreto reciba carga lo antes posible o cuando es necesario desencofrar a los pocos días del vaciado.
-
Tipo IV.- Se requiere bajo calor de hidratación en que no deben producirse
dilataciones durante el fraguado. -
Tipo V.- Usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos (canales, alcantarillas, obras portuarias).
El cemento portland por su contenido de puzolana se clasifica en:
Portland Puzolánico tipo IP: Donde la adición de puzolana es del 15–40 % del total.
Portland Puzolánico tipo I(PM) : Donde la adición de puzolana es menos del 15 %.
Portland Puzolánico tipo P: Donde la adición de puzolana es más del 40% [1].
2.1.3. Propiedades El cemento Portland es una mezcla de varios compuestos como, el silicato tricálcico, el silicato dicálcico, el aluminato tricálcico y el aluminio ferrito tetracálcico los cuales conforman el 90% o más del peso del cemento . El
diámetro
promedio
de
una
partícula
de
cemento
típica
es
de
aproximadamente 10 micras, o una centésima de milímetro. Si todas las partículas de cemento tuvieran ese diámetro promedio o, el cemento Portland contendría aproximadamente 298,000 millones de granos por kilogramo, pero de hecho existen unos 15 billones de partículas debido al alto rango de tamaños de partícula. Las partículas en un kilogramo de cemento Portland tienen un área superficial aproximada de 400 metros cuadrados. El hidrato de silicato de calcio es el componente cementante más importante en el
concreto.
Las
propiedades
ingenieriles
del
concreto,
fraguado,
endurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional principalmente dependen del gel del hidrato de silicato de calcio. Es la medula del concreto. La composición química del hidrato de silicato de calcio es en cierto modo variable, pero contiene cal (CaO) y sílice (Si02), en una proporción sobre el orden de 3 a 2. Las partículas son tan diminutas que solamente ser vistas en microscopio electrónico. En la pasta de cemento ya endurecida, estas partículas forman uniones enlazadas entre las otras fases cristalinas y los granos sobrantes de cemento sin hidratar; también se adhieren a los granos de arena y a piezas de agregado grueso, cementando todo el conjunto. La formación de
esta estructura es la acción cementante de la pasta y es responsable del fraguado, del endurecimiento y del desarrollo de resistencia. La resistencia está en la parte sólida de la pasta, en su mayoría en el hidrato de silicato de calcio y en las fases cristalinas .Entre menos porosa sea la pasta de cemento, mucho más resistente es el concreto. Por lo tanto, cuando se mezcle el concreto no se debe usar una cantidad mayor de agua que la absolutamente necesaria, la relación mínima Agua – Cemento (en peso) para la hidratación total es aproximadamente de 0.22 a 0.25. El calor que se produce cuando el concreto está en el proceso de fraguado es conocido como calor de hidratación. El conocimiento de la cantidad de calor liberado a medida de que el cemento se hidrata puede ser útil para planear la construcción. En invierno, el calor de hidratación ayudara a proteger el concreto contra el daño provocado por temperaturas de congelación. En zonas cálidas, el calor en estructuras masivas, tales como presas, puede producir esfuerzos indeseables al enfriarse luego de endurecer. Es importante conocer la velocidad de reacción entre el cemento y el agua, porque la velocidad determinara el tiempo de fraguado y de endurecimiento. El yeso, que es adicionado en el molino de cemento durante la molienda del clinker, actúa como regulador de la velocidad inicial de hidratación del cemento Portland. Otros factores que influyen en la velocidad de hidratación incluyen la finura de molienda, los aditivos, la cantidad de agua adicionada y la temperatura de los materiales en el momento del mezclado [2].
2.2.
Cascara de huevo
2.3.
Métodos de curado Se entiende por óptimo curado al proceso por el cual se mantienen condiciones controladas en el concreto por un período definido, a fin de asegurar una adecuada hidratación del cemento y un apropiado endurecimiento del concreto. El curado se lo realiza
tan pronto como, el concreto haya endurecido lo
suficiente como para que su superficie no resulte afectada por el procedimiento empleado [1]. Los cuatro requisitos que se deben considerar para la ejecución de un curado adecuado son:
1. Mantenimiento en el concreto de un contenido de humedad adecuado. 2. Mantenimiento de la temperatura del concreto por encima de 13 grados centígrados y uniformemente distribuidos en el conjunto de la mezcla. 3. Protección del elemento estructural contra cualquier tipo de alteración mecánica. 4. Mantenimiento del curado durante el tiempo necesario para obtener la hidratación del cemento y el endurecimiento del concreto en el rango de valores requeridos por la seguridad de la estructura. El control de la temperatura es necesario en la medida que la velocidad de hidratación del cemento se hace más lenta en temperaturas que se acercan al punto de congelación y tiende a aumentar conforme la temperatura se acerca al punto de ebullición del agua. En relación con el control de la temperatura debe tener presente lo siguiente: a) Los
métodos empleados para mantener la temperatura del concreto
de la escala de valores aceptables dependen de las condiciones atmosféricas imperantes; la duración del tiempo del curado; la importancia y magnitud del trabajo; y el volumen de concreto a curarse. b) La temperatura ideal de curado debe ser unos pocos grados menos que la temperatura promedio a la cual el concreto estará expuesto durante su vida. c) Se deben tomar precauciones a fin de lograr que, hacia la finalización del período del curado, la totalidad de las masas de concreto se aproxime gradualmente a la temperatura a la cual va a estar inmediatamente expuesto. d) Si la temperatura ambiente está cerca o sobre el promedio anual, el problema del curado solo implica la prevención de pérdidas de humedad en el concreto y la protección de éste contra la acción de temperaturas que estén muy por encima del promedio anual. Durante el proceso de curado deben evitarse cargas o esfuerzos prematuros en el concreto. Igualmente deben evitarse las ondas de impacto ocasionadas por explosiones o por la caída de objetos pesados sobre los encofrados o la estructura y, en general debe evitarse cualquier tipo de accidente que pueda ocasionar alteración física del concreto. Bajo condiciones favorables la hidratación del cemento puede continuar hasta
que el grano esté totalmente hidratado. La velocidad de hidratación tiende hacer decreciente con el tiempo, dependiendo el requerido para que el concreto alcance determinada resistencia de la temperatura del curado, la velocidad de hidratación del cemento y la disponibilidad de humedad para la hidratación del cemento. En relación con el tiempo de curado e independientemente de los valores recomendados para casos específicos, se tendrá en consideración lo siguiente: i.
La hidratación del cemento puede cesar debido a falta de humedad o condiciones desfavorables de temperatura en el concreto, pero ella puede reanudarse si desaparecen dichas condiciones.
ii.
Los concretos preparados con cemento Tipo I, II o V, que han sido curados bajo condiciones atmosféricas normales, deberán mantenerse sobre los 10 grados centígrados, en condición humedad por lo menos siete días después de colocados.
iii.
Si la mínima dimensión lineal de la sección excede de 75 cm; o si el tiempo es caluroso y seco; o si las estructuras o parte de ellas van a estar en contacto con ambientes, líquidos o suelos agresivos para el concreto, el período de curado se incrementará el 50%.
iv.
Los concretos preparados con aditivos acelerantes, o cementos Tipo III, tendrán un período de curado mínimo de tres días.
v.
Las estructuras hidráulicas tendrán un período de curado no menor de 14 días.
vi.
Las estructuras en las que se emplea la mezcla que combinan cemento y puzolana, tendrán un período de curado no menor de 21 días.
Durante el período de curado los encofrados no impermeables se mantendrán constantemente humedecidos y si fuesen retirados antes de finalizar el período de curado seleccionado, el método elegido para retener la humedad del concreto se aplicará inmediatamente después de desencofrar. Los procedimientos de curado se agrupan en tres grandes categorías: 1) Aquellos que previenen o impiden la evaporación del agua por interposición de un medio húmedo. 2) Aquellos que tratan de impedir o reducen la pérdida de agua por interposición de un medio impermeable el cual controla la evaporación.
3) Aquellos que aceleran el desarrollo de resistencia por aplicación artificial de calor, mientras el concreto es mantenido en condición húmeda. Pero para la aplicación del experimento se mostrarán los dos primeros.
CURADO POR INTERPOSICION DE UN MEDIO HUMEDO Los procedimientos de curado por interposición de un medio húmedo que el contratista puede emplear para prevenir o impedir la evaporación del agua son: • Formación de lagunas sobre el concreto después que éste ha fraguado. •
Aplicación de agua por roseado a la superficie del concreto.
•
Cobertura de la superficie de concreto con tierra, arena, aserrín o paja, mantenidos húmedos por roseado.
• Cobertura de la superficie con aspillera o estera de algodón que se mantienen húmedas el tiempo necesario.
CURADO POR CONTROL DE LA EVAPORACION. Los procedimientos de curado que puede aplicar el contratista para reducir la pérdida de agua por interposición de un medio impermeable que controle la evaporación se pueden agrupar en: •
Aquellos que utilizan el encofrado como medio de cobertura.
• Aquellos que controlan la evaporación por protección con papel impermeable. •
Aquellos que incrementan la velocidad de endurecimiento por utilización de aditivos acelerantes.
• Aquellos que utilizan compuestos químicos como sellantes. • Aquellos que actúan por sellado de la superficie del concreto por aplicación de una membrana impermeable. La utilización de los encofrados puede proporcionar protección satisfactoria contra las pérdidas de humedad siempre que la superficie expuesta del concreto reciba la cantidad de agua necesaria para que ella encuentre su camino entre el encofrado y el concreto. La cobertura del concreto con papel impermeable es un procedimiento de curado rápido y efectivo ya que retarda la evaporación del agua y protege al
concreto de daños. Su principal inconveniente es que si las pérdidas han ocurrido antes de la aplicación del mismo, ellas no son recuperables por curado posterior. La utilización de aditivos acelerantes puede ser considerada como un método indirecto de curado en la medida que permite reducir el tiempo durante el cual el agua puede evaporarse antes de obtener el concreto de resistencia dada. El curado podrá realizarse por aplicación a la superficie del concreto de una membrana de sellado la cual, al formar una película impermeable, controla la evaporación del agua permitiendo una adecuada hidratación. Los compuestos sellantes son productos líquidos que se aplican por rociado inmediatamente después que el agua de exudación ha desaparecido de la superficie del concreto [1].
CAPITULO 3
3. METODOLOGIA Y ANALISIS 3.1. Diseño del experimento El experimento que se realizará tiene como uno de sus objetivos la determinación de los efectos que puedan obtenerse sobre el esfuerzo a la compresión al mezclar pasta de cemento con un porcentaje de puzolana y el tipo de curado al que sea sometido. La puzolana a ser mezclada con la pasta de cemento es la cascara de huevo, cuya proporción en masa para este estudio será del5%, 10%, 15%, 20%, 25% y 30%. El proceso de curado será en agua con cal durante un período de 7 días, las pruebas serán realizadas a los 7 días, manteniendo la relación agua/cemento constante. Y con ello poder plasmar conclusiones válidas y sólidamente respaldadas.
3.2. Materiales y equipos 3.2.1. Materiales
Cemento
Arena gruesa
Agua
Cascarilla de huevo
Moldes de madera de 5x5x5cm
Azufre en polvo para capear los cubos
1 Badilejo
Recipientes
Bolsas plásticas
Aceite
1 apisonador (pisón)
Film de plástico
3.2.2. Equipos
3.3.
Balanza (precisión de 0.1)
Olla de fundición de azufre
Máquina para ensayo de comprensión (Hechiza)
Vernier (Marca: Bar Dots, Resulución 0.01mm/0.0005" )
Procedimiento experimental
3.3.1. Para mortero con caolín
Se pesó en bolsas de plástico para los siguientes porcentajes para 0% 137.5g, para 10% 123.75g, para 20% 110g y para 30% 96.25g de cemento utilizando una balanza electrónica con ayuda de un recipiente se pesó agua 66. 5g, para cada porcentaje 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25% y 30%.
Figura02. Pesado de la arena.
Luego se pesó la cascara de huevo para el 5%, 10% 13.75g, para el 15%, para 20% 27.5g, para el 25%, para 30% 41.5g Con ayuda de un badilejo se mezcló cada ingrediente en su respectivo porcentaje.
Antes de introducir la mezcla a los moldes, ahí que engrasar las caras del molde para que sea más fácil desmoldar los morteros, Una vez engrasado y bien asegurado para evitar que se salga la mezcla, se llena los moldes con la mezcla elaborada en 3 capas con ayuda de un apisonador de compactación.
Una vez listo los moldes con la mezcla se codifica y se embala con plástico, se deja reposar hasta el día siguiente.
Al día siguiente se desmolda y se toma las medidas de sus dimensiones y se pone a un pozo con agua y cal par el curado del cemento.
Figura 03. Apisonado de las muestra de cemento.
Figura 04. Toma de las medidas de los cubos
3.3.2. Para el capeado de los cubos El objetivo final de la operación es cubrir las irregularidades de fabricación de la cara superior de la probeta, de manera que resulte una superficie totalmente plana y perpendicular a su arista, para que al proceder a su rotura, las presiones se repartan uniformemente en toda la superficie de la cara superior y que ésta y la inferior sean paralelas.
Figura 04. Proceso de capeado.
3.3.3. Para el ensayo de compresión
Con las medidas de las dimensiones tomadas se registra en el ensayo.
Se empleó una velocidad de 0.90KN/seg.
Se procedió a hacer el ensayo y se tomó la lectura de la fuerza y resistencia.
Figura 05. Cubos durante y después del ensayo de compresión.
RESULTADOS 6.1.
Datos usados durante el laboratorio. TABLA N 01: Dimensiones del molde para los morteros. Material Caolín
Ceniza
DIMENSIONES DEL MOLDE Altura (cm) Ancho (cm) Largo (cm)
Mortero 0% 10% 20% 30% A B
49.90 49.23 49.23 49.47 49.21 49.26
49.36 49.88 50.26 50.78 49.91 50.18
49.85 49.90 49.36 50.25 49.96 49.87
TABLA N 02: Variación de porcentaje para cada mortero. COMPONENTE
VARIACIÓN DE PORCENTAJE 0%
10%
20%
30%
Cemento Arena Gruesa
137.5 378.25
123.75 378.25
110 378.25
96.25 378.25
H2O Caolín
66.5
66.5
66.5
66.5
0
13.75
27.5
41.25
TABLA N 03: Dimensiones de los morteros, después del secado.
Material
Caolín
Ceniza
Mortero 0% 10% 20% 30% A
DIMENSIONES DEL MORTERO Altura (cm) Ancho (cm) Largo (cm) 49.59 50.91 49.32 49.55 50.05 49.50 50.17 49.80 51.28 50.79 52.60 49.54 50.32 52.19 52.41
6.2.
Resultados
TABLA N 04: Datos de Resistencia de l a máquina para cada porcentaje de caolín. CARACTERÍSTICA
0% 83.1 39.11
Fuerza Resistencia
VARIACIÓN DE PORCENTAJE 10% 20% 40.5 49.2 16.36 19.27
30% 54.7 13.36
TABLA N 05: Datos de Resistencia para cada porcentaje de caolín. CARACTERÍSTICA
0% 83100 2524.63 32.92 335.45
Fuerza (N) rea (mm2) Resistencia (N/mm2) Resistencia (Kg/cm2)
VARIACI N DE PORCENTAJE 10% 20% 40500 49200 2479.98 2498.466 16.33 19.69 166.40 200.64
30% 54700 2666.43 13.01 132.57
Grafica N 01: Resultados de resistencia a la compresión de morteros de cemento ecológico a base de caolín.
70 60 50 40
30 20 10 0 0
10
20
30
% de Caolín
La figura N°01 representa la resistencia a la compresión en función al porcentaje de caolín, como parte del cemento ecológico mediante la fabricación de morteros, se puede observar que a medida que aumenta el porcentaje de caolín, la resistencia a la compresión aumenta hasta un 20%
de caolín, dando como resultado 59.81 siendo el valor de resistencia máxima obtenida, pero a partir de 30% de caolín el valor de resistencia disminuye, obteniendo un valor de 39.52. Los resultados de resistencia a la compresión de los morteros a base de cemento ecológico con caolín entre el 10% y 20% presentan mejor resistencia a la compresión que el mortero sin agregado de caolín (32.92). Además se pudo observar según los datos del molde tomados inicialmente, así como de los morteros secados a temperatura ambiente, sufrieron un cambio con respecto a su contracción volumétrica (± 0.15mm). También se fabricaron morteros con ceniza volante sola y activada con NaOH, se observó que estos fueron de baja densidad, y se desmoronaron durante el desmolde de estos morteros, por lo que no se le pudo registrar los datos correspondientes. Estos resultados concuerdan con los estudios realizados por Davis, Kelly, Troxel y Davis que efectuaron una comparación entre ambos.
4.
CONCLUSIONES 7.1.
Se logró elaborar un cemento ecológico con el reemplazo de cierto porcentaje de este por una puzolana como el caolín. Este cemento puzolánico genera menos calor de hidratación y posibilita concretos más impermeables, pero, en contraposición requiere más agua de mezcla que los portland normales para la misma consistencia y exhibe
7.2.
mayor retracción durante la hidratación. La resistencia a la compresión es más baja en los cementos puzolánicos pero según estudios luego de un cierto tiempo, los cementos puzolánicos adquieren mayor resistencia que los normales. Queda la conclusión de que cada cemento tiene un campo específico óptimo y que para ser competitivos requieren de prevenciones determinadas.
5.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] MOLINA, O.; ANTON, R.; MORAGUES, A.; GALVEZ, J. (2008). “La influencia de las propiedades del cemento portland en la difusión de agentes agresivos en hormigones con cenizas volantes”. Departamento de Ingeniería Civil: Construcción, E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos. Universidad Politécnica de Madrid. Madrid. España. [2] ÁLVAREZ MANTILLA, Hernando. “Síntesis y caracterización de propiedades fisicomecánicas de geopolímeros a partir de puzolanas para su aplicación en la industria”. Proyecto de grado apara optar al título de geólogo. Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. Facultad de Fisicoquímica. 2010. [3]
Cementos
puzolanicos,
disponible
en:
www.bdigital.unal.edu.co/49278/1/Carolina_Martinez_Lopez.pdf [4]
Cementos
puzolanicos,
disponible
en:
http://ingcivil-
notasapuntes.blogspot.pe [5] Cemento portland, disponible en: http://www.fceia.unr.edu.ar.
