RESISTENCIA A LA TENSIÓN DE MORTEROS DE CEMENTO HIDRÁULICO I.N.V. E – 327 – 07
1.
OBJETO 1.1
Este ensayo define el método para determinar la resistencia a la tensión de morteros de cemento hidráulico.
1.2
Esta norma no involucra las debidas precauciones de seguridad que se deben tomar para la manipulación de materiales y equipos aquí descritos, ni establece pautas pau tas al respec res pec to para par a el des arroll arr oll o de cada cad a proces pro ces o en tér minos min os de riesgo rie sgo y seguridad industrial. Es responsabilidad del usuario, establecer las normas apropiadas con el fin de minimizar los riesgos en la salud e integridad física, que se puedan generar debidos a la ejecución de la presente norma y determinar las limitaciones que regulen su uso.
2.
USO Y SIGNIFICADO 2.1
Investigaciones en el campo del cemento hidráulico reconocen y ven la necesidad de establecer los esfuerzos de tensión que soportan las briquetas elaboradas con mortero de cemento. Se recomienda que se ensayen grupos o familias de briquetas a fin de lograra la mejor precisión y exactitud posible en los resultados.
2.2
En la Tabla 1 se dan los valores correspondientes a las resistencias mínimas a la tensión para cemento Pórtland. El uso de este método permite comparar estos valores con resultados de investigaciones realizadas en briquetas fabricadas en proporción de materiales 1:2, es decir 1 parte de cemento por 2 part pa rtes es de aren ar ena, a, los lo s valo va lore ress de la Tabl Ta blaa 1 no per mite mi ten n efec ef ectu tuar ar valo va lora raci cion ones es con proporciones diferentes a las establecidas o con un tipo de arena diferente a la usada
3.
EQUIPO Y MATERIALES 3.1
Balanzas Bala nzas – Deben ser equipos de precisión para efectuar pesadas de 1000 g a 2000 g, de conformidad con los requerimientos de la norma ASTM C-1005.
3.2
Tamices – Tamices – Se requier requ ieren en los tamices tami ces de 850 µm (No.20) (No. 20) y 600 µm (No.30). (No. 30).
3.3
Probe Pr obetas tas Gra duadas dua das – Pr efer ef er ente en tem mente ent e de un tamaño tam año tal, tal , que permita perm itan n medir medi r el agua de amasado en una sola operación, pueden ser de 100, 150, 200 ml, etc.; el error permisibl e no debe ser mayor de ± 1.0 ml a una temperatura de 20° C (68° F). Deben tener subdivisiones mínimo cada ml, excepto que las líneas de división se omitan pero que se indique marcas cada 5 ml para graduaciones de 100 y 150 ml o cada 10 ml para graduaciones de 200 ml. Las líneas de graduación principal deben ser marcadas mediante circunferencias
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por el contorn o exterior del recipie nte por tod o su diá met ro e irán acompañadas del respectivo número que indica el volumen referido. Las líneas de graduación mínimas se pueden extender a 1/7 alrededor del cilindro y las de graduación intermedia a 1/5.
Tabla 1 . Resistencia a la tensión Tiempo y forma de curado 1 día en curado húmedo al aire, psi (kPa) 1 día de curado húmedo al aire y 2 días de curado en agua, psi (kPa) 1 día de curado húmedo al aire y 6 días de curado en agua, psi (kPa) 1 día de curado húmedo al aire y 27 días de curado en agua, psi (kPa)
3.4
I
Tipo de cemento II II I IV
---
---
150 (1.034) 275 (1.896) 350 (2.413)
125 (862) 250 (1.724) 325 (2.241)
275 (1.896) 375 (2.586) -----
V
---
---
---
---
175 (1.207) 300 (2.068)
250 (1.724) 325 (2.241)
Moldes para elabor ar bri quetas – Estarán construidos con un metal no atacable por los morteros de cemento, y con espesor suficiente para evitar deformaciones al verter el mortero. Se pueden usar moldes en cadena como los mostrados en la Figura 1. Las di mensi ones d el molde que conforma una briqueta se muestran en la Figura 3 y además deberán cumplir los siguientes requisitos: la distancia entre las caras interiores a lo largo del eje de simetría transversal será de 25 mm (1") con variación permisible de ±0.13 mm (± 0.005") para moldes nuevos y de ± 0.25 mm (± 0.01") para moldes en uso. La altura medida en los puntos de mayor espesor de las paredes, a cada lado de la cintura, debe ser de 25.4 mm (1"), con variación permisible de + 0.10 mm (+ 0.004") y -0.05 mm (-0.002") para moldes nuevos; y de 0.5 mm (-0.02") para moldes en uso.
Figura 1 . Molde
3.5
Máq uina de ensayo – Deb erá poder apl icar a la muestra sin int errupción, una carga de 272 ± 12 kg/minuto (600 ± 25 lbf/min.) y estará dotada de dispositivos para regular la ve locidad de aplicación de la carga. Deberá cumplir los siguientes requisitos de exactitud: Para cargas no menores de 45 E 327 - 2
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kg (100 lbf) no excederá ± 1.0% para máquinas nuevas, ni de ± 1.5% para las usadas. La máquina debe ser calibrada frecuentemente.
3.6
Agarraderas – Las agarraderas donde se coloca la muestra para somete rla a tensión, e starán de acu erdo con la Figur a 2 y Tabla 2.
3.7
Pal ustre herrami ent as menores – El palustre tendrá una hoja de acero de 100 a 150 mm (4" a 5").
3.8
Are na – Debe ser de sílice nat ura l, normaliza da para ens ayos, que pas e por el tamiz de 850 µm (No.20) y quede retenida en el tamiz de 600 µm (No.30). Se considera que cumple la condición normalizada, si al tomar una muestra de 100 g se retiene menos de 15 g en el tamiz de 850 µm (No.20) y no más de 5 g pasan el tamiz de 600 µm (No.30), después de 5 minutos de tamizado continuo.
4.
5.
CONDICIONES AMBIENTALES 4.1
La temperatura de la sala de trabajo, herramientas, materiales estará entre 20° y 27.5°C (68° y 81.5°F). El agua de curado y la utilizada para sumergir las muestras, estará entre 23° ± 1.7°C (73.4°F ± 3°F).
4.2
La humedad relativa no debe ser menor del 50%. Se debe contar con cámara húmeda con suficiente espacio y con una humedad relativa no menor del 95%.
MUESTRAS PARA ENSAYO Tres o más br iquetas deben construirse para cada período de ensayo, teniendo en cuenta las dimensiones mostradas en la Figura 3. Las proporciones en peso para formar el mortero, deben ser de una (1) parte de cemento seco por tres (3) partes de arena seca. Las cantidades que deben mezclarse por cochada son: para 6 muestras entre 1000 y 1200 g; para 9 muestras entre 1500 y 1800 g. El porcentaje de agua requerido para la mezcla, dependerá del porcentaje requerido para producir una pasta de consistencia normal de cemento puro, del mismo que se va a usar en el mortero y de acuerdo a la Tabla 3, los valores están dados en porcentaje en peso seco de la combinación de cemento y arena.
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Figura 2 . Agarraderas
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Tabla 2. Agarraderas para briquetas de ensayo No.
Nombre
Cantidad requerida
Material
1 2 3 4 5 6 7 8
Sujetador (agar rader a) Bloque Pivote Pivote Perno con tuerca hexagonal Rodillo Pin Guía Tornillo de cabeza plana
2 2 2 2 4 4 2 4
* * Acero M.S ** ** ** Latón
Figura 3 . Muestras para ensayo
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* Ver detalle * Bronce manganésico Carburizado 3/8" - 3 1/2" long. ** Acero inoxidable íde m íde m #10-24 TH'D A.S.M.E.
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Tabla 3. Porcentaje de agua para morteros estándar Porcentaje de agua para producir una pasta de consistencia normal
Porcentaje de agua para elaborar un mortero de 1 parte de cemento por 3 partes de arena normalizada
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
9.0 9.2 9.3 9.5 9.7 9.8 10.0 10.2 10.3 10.5 10.7 10.8 11.0 11.2 11.3 11.5
Cuando se usan proporciones de cemento y arena diferentes de 1:3, la cantidad de agua de amasado se calcula con la siguiente fórmula:
Y
=
2 P 3
+ 1 + K n
donde: Y = porcentaj e de agua, requerido para elaborar el mortero de arena (referido al peso de los materiales secos), P = porcentaje de agua necesario para producir una pasta de cemento puro, de consistencia normal, n =
número de partes de arena, por una de cemento, en peso, y
K = constante que depende de la arena usada, para la arena normalizada de Ottawa, tiene un valor de 6.5.
6.
PROCEDIMIENTO 6.1
Preparac ión del Mortero – Se pes an los mat eriales sec os, se col ocan s obre una placa lisa y no absor ben te; cuida dos ame nte se mez clan are na y cemento y se forma un cono, luego se le abre un cráter en el centro, dentro de éste se vierte la cantidad de agua determinada y con ayuda del palustre se va pasando el material seco dentro del cráter, empleando en esta operación 30 segundos. Durante los próximos 30 segundos y mientras se permite la absorción de agua, se van cubriendo con mortero seco las manchas de humedad que van E 327 - 6
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apareciendo por evaporación y facilitar la absorción completa. Luego se termina la operación, mezclando durante 90 segundos en forma continua y vigorosa. Durante esta operación, el operador debe usar guantes de caucho bie n ajus tados.
6.2
Llen ado de los moldes – Ant es de proceder a llena r los mol des , se recubren con una capa delgada de aceite mineral y se colocan sobre una placa de vidrio o metal sin aceitar. Terminada la operación de mezclado, se llena el molde con el mortero, teniendo cuidado de no compactarlo y en tal forma que sobresalga por enc ima de los bor des del mol de. Luego el mor tero se deb e pre siona r 12 veces con los pulgares en cada briqueta en puntos distribuidos sobre la totalidad de la superfici e de la muestra. La fuerza aplicada por los pulgares debe estar comprendida entre 7 y 9 kg (15 a 20 lbf) y no debe durar más tiempo que el necesario para obtenerla. Luego se vierte más mortero sobre la superficie de la muestra, se enrasa y alisa con el palustre. Al alisar la superficie, no se debe ejercer una fuerza mayor de 2 kg (4 lbf) ni deslizarlo más veces de las necesarias. Luego se coloca en la cara inferior del molde, una placa de vidrio o metal previamente aceitada. Luego, con ayuda de las manos, se hacen girar el molde y las placas, alrededor de su eje longitudinal y se deja descansar sobre la placa que ha sido aceitada. Se retira la placa superior y sobre la superficie de la muestra se hacen las mismas operaciones de sobrellenado, presión con los pulgares y alisado, hechas a la otra superficie. No se debe compactar la muestra con pisones.
6.3
7.
Alm acenamiento de muestras – Terminada la operación de llenado, el conjunt o formado por las muestras, el molde y la placa, se lleva a la cámara húmeda durante 20 o 24 horas, con las caras superiores de las muestras expuestas al aire húmedo y protegidas contra la eventual caída de gotas. Si las muestras se retiran antes de las 24 horas, permanecerán en la cámara hasta que se complete este tiempo. Si las muestras no van a ser ensayadas a las 24 horas, deberán sumergirse en agua limpia, dentro de los tanques construidos para tal fin. El agua del tanque deberá renovarse frecuentemente, para que siempre esté limpia.
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA TENSIÓN Las muestras que se van a ensayar a las 24 horas, se sacarán de la cámara e inmediatamente se pasan a la máquina de prueba. Si se sacan varias muestras, se deben cubrir con una toalla húmeda hasta el momento de pasar a la máquina de prueba. En el caso de que las muestras se encuentren en el tanque, se sacarán una a una y se llevarán a la máquina de prueba. Si es necesario demorar la prueba, después de haber sacado la muestra del tanque, se deberá sumergir en agua a temperatura de 23° ± 1.7°C (73.4° ± 3° F) hasta el momento del ensayo. Las superficies de las muestras deben secar y retirar los granos de arena desprendidos. Las superficies de las agarraderas que van a estar en contacto con la muestra, deben conservarse limpias. Los rodillos de apoyo, deben aceitarse y mantenerse en tal forma que puedan girar libremente. Los soportes E 327 - 7
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de las agarraderas deben estar libres de residuos y los pivotes deben tener un ajuste correcto para que las agarraderas puedan girar libremente. Las muestras se centrarán cuidadosamente en las agarraderas y se les aplicará una carga en forma continua, a una rata de 272 ± 12 kg/min. (600 ± 25 lbf/min.). Todas las muestras deben ser probadas dentro de las tolerancias de tiempo establecidas en la Tabla 4.
Tabla 4. Tolerancias de tiempo Edad de las muestras Tolerancia permisible 24 horas
± 1/2 hora
3 días
± 1 hora
7 días 28 días
8.
± 3 horas ± 12 horas
BRIQUETAS DEFECTUOSAS Y REENSAYADAS Las briquetas que presentan imperfectos una vez elaboradas o aquellas en las que su resist encia a la tensi ón difiere en más de l 15% del promedio de los valores obtenidos de todas las briquetas ensayadas con la misma muestra y en un mismo tiempo no se deben considerar para determinar la resistencia a la tensión. Si luego de descartadas estas briquetas o los valores de resistencia se dispone de menos de dos resultados que cumplen con el porcentaje de tolerancia establecido (15%) para determinar la resistencia, el ensayo deberá repetirse.
9.
CÁLCULOS Se anotará la carga máxima indicada por la máquina de ensayo en el momento 2 de la rotura y se calcula la resistencia a la tensión en kg/cm² o lbf/pie o kPa. Si el área de la sección transversal de la briqueta varía en más del 2.0 % respecto de la nominal, se debe emplear el área medida para el cálculo de la resistencia a la tensión La resistencia del mortero será el promedio de los resultados obtenidos con las muestras de la misma bachada y el mismo período de ensayo con aproximación de 5 psi (345 kPa).
10.
PRECISIÓN Y TOLERANCIAS 10.1
La siguiente precisión se pro med io de tres bri que tas la misma edad de ensayo. cemento tipo I, IA, II o III III).
establece cuando los resultados corresponden al mol dea das con una misma bac hada de mor tero y a Esto se aplica solo para morteros elaborados con a edad de 3 o 7 días (1 o 3 días para cemento tipo
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10.2 Pr ec isión entre labor atorios – La desviación estándar entre laboratorios ha sido establecida en 32 psi. Por lo tanto los resultados obtenidos de una misma bachada por dos laboratorios diferentes no deben diferir en más de 90 psi.
10.3 Pre cis ión en un mis mo laborato rio – La desviación estándar en un mismo laboratorio ha sido establecida en 21 psi. Por lo tanto los resultados obtenidos por dos ensayos consecutivos de una mis ma bachada de mortero ela borada con los mismos materiales en el mismo día o dentro de la misma semana no deben diferir en más de 59 psi.
11.
NORMAS DE REFERENCIA AASHTO
T 132 – 87 (2004)
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