Informe 9 Resistencia a La Compresion de Morteros

TECNOLÓGICO DE COSTA RICA ESCUELA DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN LABORATORIO DE CONCRETO CO-3404 / GRUPO 01

INFORME Nº9: RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE MORTEROS

Subgrupo Nº1 GONZÁLEZ GÓMEZBRAYAN

201038723

NAVARRO MORA ANGEL

201095882

RODRÍGUEZ BLANCO PEDRO

201048697

UMAÑA QUIRÓS BRAULIO

201045203

VEGA BONILLA DAVID

200945157

PROFESOR: ING. ROMMEL CUEVAS KAUFFMANN

MAYO 09, 2012 SEMESTRE I, 2012

1. OBJETIVOS 1.1

Objetivo General 1.1.1. Determinar la resistencia a la compresión para cubos de 50mm de arista de mortero confeccionados con cemento hidráulico, utilizando una dosificación de 1:2.75 1.

1.2

Objetivos específicos 1.2.1. Determinar la resistencia a la compresión del mortero. 1.2.2. Comparar la resistencia a la compresión obtenida con la que se estipula en las especificaciones. 1.2.3. Comparar la resistencia a la compresión del mortero versus la relación agua cemento (A/C).

1

Para efectos de ensayo en el laboratorio se utilizó una dosificación de 1:3

2

2. MARCO TEÓRICO Como se mencionó en el Informe 1: “Consistencia normal del cemento hidráulico”, a lo largo del curso el cemento a utilizar es el cemento Portland de uso general (UG) de CÉMEX. Cuadro1. Propiedades obtenidas experimentalmente del cemento utilizado en el curso. Cemento Consistencia Normal

26-27 % A/C

Tiempo de fragua(min)

Resistencia a la compresión (MPa)

Inicial

Final

5 días

7 días

119

241

14,46

16,30

Fuente: Datos Experimentales Tipos de mezclas: Los dos tipos principales de mezclas, en las que se ven involucrados el cemento, los agregados, el agua y los aditivos, son el mortero y el concreto. La principal diferencia entre estos dos tipos de mezclas es la presencia del agregado grueso en el concreto, componente que no está presente en el mortero. 2 Mortero: La mezcla de un conglomerante, agregado fino y agua, donde el primero es generalmente cemento Portland y el segundo es arena, recibe el nombre de mortero. Las aplicaciones del mortero son variadas: • •

Unión de bloques y relleno de sus celdas en paredes de mampostería Recubrimiento y acabado final de paredes interiores y exteriores. 3

La cantidad de agua juega un papel muy importante (al igual que en el concreto) en la resistencia del producto final, ya que un exceso de ella, al evaporarse, deja huecos que debilita el conjunto. Cuando en los morteros la cantidad de agua es menor a la requerida, la hidratación queda incompleta, y si es mayor a la especificada, se origina una dilución que reduce su poder aglutinante. Desde el punto de vista de la arena, ésta brinda consistencia a la mezcla y ayuda a reducir los cambios volumétricos, lo que favorece la eliminación de fisuras. Existen varios tipos de mortero tales como:

2 3

Araya, M. 2012. Material del curso de Concreto CO-3403. Cartago, Costa Rica. Muñoz Umaña, F. 1998. Componentes principales de las mezclas de concreto. San José, Costa Rica

3

• • •

Morteros de cemento hidráulico y arena: su fraguado y ganancia de resistencia (endurecimiento) ocurre en presencia de agua. Los porcentajes de combinación dependen de la resistencia que se solicite al mortero. Morteros de cemento hidráulico, cal y arena: la incorporación de cal a un mortero de cemento y arena permite mejorar su trabajabilidad. Morteros con aditivos: cuando se requiera una característica especial del mortero como mejorar adherencia, mayor retención de agua, coloración especial, prolongar su tiempo en estado fresco u otra, se incorpora durante el mezclado un aditivo que la proporcione.

El mortero debe consistir en una mezcla de cemento y cal o cemento mampostería, agregados y agua. La arena debe cumplir con las normas ASTM C-144 y la norma INTE 06-01-02-09(Agregados para concreto. Requisitos). La mampostería Clase A debe utilizar mortero tipo A, la mampostería clase B debe usar mortero tipo A o B y la mampostería clase C debe usar morteros A, B o C 4. Cuadro 2. Resistencia mínima (f’c) del mortero a los 28 días. Tipo de mortero A B C

f’c(kg/cm2)

f’c (MPa)

175 17 126 12 53 5 Fuente:Código Sísmico de Costa Rica – 2010 en Anexos - A1.4

Clase A: Bloques de concreto con resistencia promedio a la compresión medida sobre el área neta a los 28 días de edad no menor de 133 kg/cm2 y con un mínimo para cada muestra individual de 120 kg/cm2. La mampostería Clase A es obligatoria para todas las construcciones mayores de 1000 m2 y de 3 pisos de altura. Clase B: Bloques de concreto con resistencia promedio a la compresión medida sobre el área neta a los 28 días de edad no menor de 90 kg/cm2 y con un mínimo para cada muestra individual de 80 kg/cm2. Clase C: Bloques de concreto con resistencia promedio a la compresión medida sobre el área neta a los 28 días de edad no menor de 75 kg/cm2 y con un mínimo para cada muestra individual de 70 kg/cm2. La mampostería Clase C solo puede ser empleada en edificaciones individuales de un solo piso, con una altura máxima de las paredes de 2.50 m, y de no más de 50 m2.

4

Código sísmico de Costa Rica – 2010 en Anexos - A1.4

4

Cuadro 3. Proporción de volumen para la fabricación del mortero Combinación de materiales cementantes

Tipo de mortero

Cemento

Cemento de mampostería

Cal hidratada

Arena cond. Húmeda y suelta

Cemento - cal hidratada

A

1

0

1/4

3


B

1

0

1/2

4


C

1

0

3/4

5

Cemento - cemento de mampostería

A

1

1

0

5

Cemento - cemento de mampostería

B

1/2

1

0

4

Cemento

C

0

1

0

3

Fuente:Código sísmico de Costa Rica – 2010 en Anexos - A1.4 Las propiedades más importantes del mortero son la trabajabilidad, retención y contenido de agua, adherencia, resistencia y durabilidad. Analizando una a una tenemos: • Trabajabilidad: un mortero no debe ser muy pesado, ya que se debe evitar los desprendimientos cuando se utilice para cubrir y dar acabado a una superficie; además, requiere de una consistencia adecuada que facilite las tareas de mezclado y puesta en obra. • Retención y contenido de agua: se refiere a la cantidad de agua necesaria en la mezcla del mortero, que permita su fluidez y una adecuada hidratación de las partículas de cemento. La retención de agua está relacionada con la tensión superficial del conglomerante. Además se ve afectada tanto por el clima donde se trabaja, como por la capacidad de absorción de las superficies en contacto con el mortero. • Adherencia: la adherencia se refiere a la capacidad del mortero para resistir tensiones normales o tangenciales a la superficie de la interface mortero-base, tanto en mortero fresco como endurecido. • Resistencia: cuando se emplean cementos convencionales como el tipo I, se alcanzan resistencias a compresión a 28 días hasta 4 veces superiores que la correspondiente a la especificada bajo la designación ASTM C 270. Por razones económicas, resulta más prudente utilizar cemento de albañilería para la elaboración de morteros. • Durabilidad: los factores que afectan la durabilidad del mortero son la contracción por secado, filtraciones de agua, variaciones dimensionales por cambios de temperatura y humedad, resistencia al desgaste abrasivo y erosión En nuestro país, las mezclas de concreto y mortero más utilizadas en construcción liviana son las que se elaboran en el sitio de construcción. La resistencia final en ambos casos, depende de la cohesión de la pasta de cemento, de la adhesión de esta con los agregados y en cierto grado, de la resistencia de los mismos. No obstante existen 5

otrosfactores que también intervienen tanto en la fase de producción como en la de colocación. Entre estos tenemos principalmente: la mano de obra, el equipo disponible, la calidad de los materiales y la supervisión profesional. La confección del concreto y del mortero puede presentar graves problemas, si alguno de los factores antes citados no es controlado de forma rigurosa. La mayor dificultad en este sentido, radica en el hecho de que generalmente el profesional a cargo de la obra debe asumir también labores administrativas, que le reducen la efectividad en el control e inspección de la obra. Resistencia La resistencia a la compresión es una de las propiedades físicas más importantes del cemento. Según sea el uso que se le vaya a dar a este, así se buscarán los tipos de cemento necesarios para suplir las necesidades, como por ejemplo los cementos de alta resistencia temprana. Generalmente se le conoce como f’c y se refiere a la resistencia especificada a la compresión según la norma ASTM-C39, en cilindros estándar de 15cm de diámetro por 30cm de altura curados durante 28 días. 5 La resistencia a la compresión es aquella que se determina mediante la prueba o ensayo de cubos o cilindros de morteros. En general la resistencia del cemento (basada en ensayos en cubos de mortero) no se la puede usar para el pronóstico de la resistencia del concreto con un alto grado de precisión, debido a las muchas variables en las características de los agregados, mezclado de concreto, procedimientos de construcción y condiciones del medio ambiente de la obra. 6 Comúnmente se considera que la resistencia del concreto es su más valiosa propiedad, aunque, en muchos casos prácticos, existen otras características, como la durabilidad o la impermeabilidad (…). Sin embargo, la resistencia suele dar la una imagen general de la calidad del concreto, puesto que está directamente relacionado con la estructura de la pasta de cemento fraguada. 7 Así mismo si se quiere comparar las resistencias de los distintos cementos Portland con el Tipo I, se puede observar la información en el siguiente cuadro. Cuadro 4. Resistencia Relativa de los cementos Portland Tipos de Cemento I. Normal II. Modificado III. Alta Resistencia Inicial IV. Calor de Hidratación V. Resistencia a Ataques de sulfatos

1dia (%) 100 75 190 55 65

3 días (%) 100 85 120 55 75

7 días (%) 100 90 110 75 85

28 días (%) 100 100 100 100 100

Fuente: Material del curso de Concreto CO-3403. 5

Araya, M. 2012. Material del curso de Concreto CO-3403. Cartago, Costa Rica. Kosmatka, S. et al.2004. Diseño y Control de Mezclas de Concreto.Portland CementAssociation, Skokie, Illinois, EE.UU. Cap. 2. 7 Neville, Adam M. (1992). Tecnología del Concreto. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C., México. Cap. 5. 6

6

La resistencia es inversamente proporcional a la relación agua – material cementante. Para concretos totalmente compactados producidos con agregados limpios y sanos, la resistencia y otras propiedades requeridas del concreto bajo las condiciones de obra se gobiernan por la cantidad del agua de mezcla usada por unidad de cemento o material cementante (Abrams 1918). Debe recordarse que la relación agua/cemento (A/C) determina la porosidad de la pasta de cemento endurecida en cualquiera de sus etapas de hidratación. Por lo tanto, la relación agua/cemento, tanto como el grado de compactación, afectan el volumen de cavidades del concreto por lo que se influye el volumen de aire que contiene el concreto. 8 La resistencia de la pasta cementante en el concreto depende de la calidad y de la cantidad de componentes reactivos en la pasta y de su grado de hidratación. El concreto se vuelve más resistente con el tiempo, siempre que la temperatura y la humedad disponibles sean adecuadas. Por tanto, la resistencia en cualquier edad es función tanto de la relación agua- material cementante. La importancia del curado temprano y minucioso se reconoce fácilmente. La diferencia en la resistencia del concreto para una dada relación agua-cemente puede resultar de : (1) cambios del tamaño, granulometría, textura superficial, forma, resistencia y rigidez del agregado,(2) deferencias en los tipos y fuentes de material cementante, (3) contenido de aire incluido (incorporado),(4) la presencia de aditivos y (5) duración del curado. En la siguiente figura se muestra la dependencia entre la relacion agua- cemento y la resistencia a la compresión del concreto. 9

Figura 1. Dependencia entre Resistividad – Relación agua cemento (A/C). (Tomada del libro “Diseño y control de mezclas”) 8

Neville, Adam M. (1992). Tecnología del Concreto. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C., México. Cap. 5. 9 Kosmatka, S. et al. 2004. Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Portland CementAssociation, Skokie, Illinois, EE.UU. Cap. 16 pág. 334.

7

A partir del 10 de marzo del 2005, en el Diario Oficial La Gaceta No. 49, se publicó el Decreto Ejecutivo No. 32253-MEIC, Reglamento Técnico RTCR 383:2004, referente a las especificaciones de calidad que deben cumplir los cementos hidráulicos que normalmente se usan en la construcción, en el territorio nacional. En la cuál se indica que el cemento hidráulico debe cumplir con una seria de requerimientos físicos entre los que se encuentra la resistencia a la compresión mínima que debe tener a los 3, 5 ,7 y 28 días, esta información se muestran en la siguiente tabla. Cuadro 5. Resistencia a la compresión mínima de cada tipo de cemento MPRTCR

UGTRCR

MSRTCR

TIPOIRTCR

TIPO IRTCR /AR

MP – RTCR /AR

-----

-----

-----

-----

12

10

3 días

13

10

10

12

24

17

7 días

20

17

17

19

-----

-----

Tipo de Cemento Resistencia a la compresión, min, MPa 1 día

28 días

Prueba ASTM

C109

(4)

(4)

(4)

25 28 28 28 Fuente: Nuevo reglamento técnico de cementos hidráulicos publicado en la revista de Ingenieros y Arquitectos (ICCYC).

8

En la siguiente figura se muestra el desarrollo de resistencia en morteros preparados con varios tipos de cemento tipo portland. Se presentan las resistencias a largo plazo

Figura 2. Desarrollo relativo de resistencia de cubos de morteros de cemento como un porcentaje de resistencia a los 28 días. (Tomada del libro “Diseño y Control de Mezclas”)

En cuanto a la Prueba de Resistencia a la compresión en morteros de cemento hidráulico. (…) la prueba permite determinar la resistencia del cemento cuando se aplican cargas a compresión en especímenes cúbicos de 50mm de lado que han sido curados a 3 y 7 días. 10 Falla. La definición de una falla en el concreto no es obvia. Hay quienes proponen que se debe asociar ésta con el llamado punto de discordancia, que se define como el sitio en que la deformación volumétrica deja de descender (…). La deformación lateral por tensión en la discontinuidad depende del nivel de compresión axial y es mayor cuando el concreto tiene más resistencia. La falla final ocurre bajo la acción de la compresión uniaxial, es una falla por tensión de los cristales de cemento o de la adherencia en dirección perpendicular a la carga aplicada, o bien un colapso causado por el desarrollo de planos de cortante inclinados. 11

10 11

Muñoz Umaña, F. 1998. Componentes principales de las mezclas de concreto. San José, Costa Rica

Neville, Adam M. (1992). Tecnología del Concreto. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C., México. Cap. 5.

9

3. EQUIPO • Mezcladora: es una máquina similar a una batidora de cocina. Utilizada para mezclar el agua y el cemento. Consta de dos movimientos de su paleta, planetario y rotacional. Debe tener al menos 2 velocidades según la norma ASTM(C-305) la velocidad mínima de (140±5) rpm y la media de (285±10) rpm. Consta con una paleta y un tazón (partes independientes y removibles). La distancia entre la parte más baja de la paleta y el tazón no debe ser menor a 0,8 mm. (Figura 5, Anexos). • Paleta: debe estar hecha de acero inoxidable y es removible. Su contorno debe ajustarse al contorno del tazón usada con el mezclador. Figura 3. Paleta y sus partes.

Fuente: Norma ASTM C-305.

10

• Tazón: debe ser de acero inoxidable, además de poseer una capacidad de 4,73 litros y debe estar confeccionado de manera que al ser colocado en la mezcladora se mantenga en una posición estable. Figura 4. Tazón y sus especificaciones.

Fuente: Norma ASTM C-305. • Espátula: cosiste en una paleta de caucho unida a un mango de 150mm de largo. • Balanza digital: con una incertidumbre de 0,1 g, utilizada para pesar el agregado fino y el cemento. • Probeta. • Piseta • Termómetro y medidor de humedad.(Figura 6, Anexos). • Cono truncado: es la cavidad donde se coloca la pasta preparada. Diámetro de anillo de fondo (70±3) mm, diámetro de anillo superior (60±3) mm. (Figura 7, Anexos). • Apisonador: de hule rígido, no absorbente, con una sección transversal de 25mm y longitud de 120mma 150mm. (Figura 7, Anexos). • Cronómetro.(Figura 8, Anexos). • Cuchara Pulpera. • Cámara húmeda: debe permanecer a20±2°C de temperatura y a 95±5 % de humedad.

11

• Mesa de Flujo:marco integral de hierro fundido rígido y una plataforma circular rígida de (254 ±2,5) mm de diámetro con un eje conectado perpendicularmente a la superficie de la plataforma por medio de un tornillo con rosca que a su vez se montará rígidamente en el soporte, de tal forma que pueda bajar y subir verticalmente, dentro de una altura determinada (12,7±0,13) mm para mesas nuevas y de (12,7±0,38) mm para mesas en uso por medio de una leva rotativa. En el caso de la mesa que se utilizó en el laboratorio se trató de una mesa eléctrica, la cual realiza la cantidad de caídas que especifica la norma en el tempo que se debe hacer éste procedimiento.(Figura 9, Anexos). • Moldes: para cubos, de tres compartimentos, los cuales se componen de tres piezas, una base y dos tapas laterales para confinar los cubos.(Figura 10, Anexos). • Enrasador: pieza metálica, se utiliza para codalear el cubo y de esta manera alizar la parte superior del mismo. • Vernier.(Figura 11, Anexos). • Máquina de compresión: hay de dos tipos que se pueden utilizar en la prueba: o Máquina digital: cuenta con una pantalla en la cual se genera un gráfico con los datos generados, además de un regulador de la velocidad con la que se aplica la carga sobre el cubo. o Máquina analógica: cuenta con dos relojes, el utilizado muestra las cargas aplicadas mayores a 2500 kg y este tiene un factor de corrección de 1,0667; el otro muestra las cargas aplicadas menores a los 3000 y su factor de corrección s de 1,0549.

12

4. PROCEDIMIENTO Para la preparación de los moldes y medición de los materiales a utilizar: • •

Engrasar las caras de contacto de los moldes con el mortero, utilizando vaselina o aceite mineral. Preparar el mortero con una dosificación 1:3por peso (cemento : arena de río) utilizando las siguientes cantidades:

Cuadro 6. Cantidad de material a preparar. Material Cemento Arena •

Cantidad para 3 cubos 500 g 1500 g

Cantidad para 9 cubos 1 500 g 4 500 g

Determinar la relación agua cemento (A/C) a utilizar. (Observar Apartado 5. Corrección de la Humedad y Apartado 6. Datos Experimentales- Cuadro 5)

Para realizar el mezclado del mortero: • • • • • • • •

Secar la olla de mezclado y la paleta completamente. Verter la cantidad de agua medida en la olla. Colocar la olla y la paleta en el mezclador. Adicionar el cemento y comience a mezclar a velocidad baja por 30s. En los siguientes 30s, agregar la totalidad de la arena en el mezclador. Detener la batidora, pasarla a velocidad media y mezclar por 30s. Detener la batidora y permitir al mortero reposar por 90s. Durante los primeros 15s, remover el mortero adherido a la paleta y paredes de la olla y reintegrarlo. Cubrir la olla con un paño húmedo y terminar el mezclado a velocidad media durante 60s.

Para la determinación del flujo del mortero sobre la mesa de flujo: • • • • • • • •

Secar la mesa de flujo y el cono. Luego, colocar el molde en el centro de la mesa de flujo. Mezclar el mortero de cemento con una cuchara sopera Colocar una capa de mortero de unos 25mm de espesor y apisone 20 veces mediante el pistilo. Colocar la segunda capa y apisonar 20 veces. Cortar el exceso de mortero en la parte superior del molde con ayuda de la espátula o enrasador en forma perpendicular al molde y mediante un movimiento de serrucho. Limpiar y secar la mesa de flujo de cualquier mortero o agua presente. Levantar el cono de flujo, 1 minuto después de finalizado el mezclado. Producir 25 caídas de la mesa en 15s.

13

• •

Obtener el porcentaje de flujo, el cual corresponde al incremento promedio del diámetro de la base de mortero (medida 4 veces) con respecto al diámetro inicial (101,6mm). El flujo normal debe ser de 110±5%. En caso de no obtenerse en el primer intento, realice otras mezclas variando la cantidad de agua.

Para realizar el moldeo de los cubos y su respectivo curado: • • • • • •

Luego de realizar la prueba en la mesa de flujo, regresar el mortero a la olla de mezclado y mezclar por 15 s a velocidad media. El moldeo debe realizarse en un tiempo no mayor a 2,5 minutos después de finalizado el mezclado inicial. Colocar 25mm de mortero en cada uno de los compartimientos del molde y apisonar 32 veces cada cubo. Completar los moldes con el mortero restante y compactarlo como se realizó en la primera capa. Retirar el exceso de mortero con la espátula. Colocar los moldes en la cámara húmeda en la cual se encuentra 20±2°C de temperatura y 95±5 % de humedad de 20 a 24 horas. La superficie superior debe quedar expuesta al aire pero protegida del goteo de agua.

Para medir la resistencia a la compresión: • • • •

Sacar el espécimen de la cámara húmeda. Colocar el cubo en el centro de la máquina de prueba. Aplicar la carga a una velocidad establecida de carga conveniente. Registrar el valor máximo de fuerza y de resistencia obtenido de la máquina de ensayo para cada uno de los especímenes probados.

14

5. CÁLCULOS POR CORRECCIÓN DE HUMEDAD Se tiene que la dosificación va a ser de 1:3 (dosificación para efectos de ensayo en el laboratorio), por lo tanto teóricamente se obtiene que, para los agregados y el aglutinante, este debe ser el peso de la muestra seco: • •

500 g de cemento 1500 g de arena

Las características que presenta la arena son las siguientes: • •

% W = 4,4% (corresponde al porcentaje de humedad). % D = 5,4% (corresponde al porcentaje de absorción).

Entonces para corregir la cantidad de arena a utilizar se hace: %W =

PW ∙ 100% PS

⟹ PW =

⟹ PW = Donde: • • •

%W ∙ PS 100%

4,4% ∙ 1500g 100%

⟹ PW = 66g

%W :porcentaje humedad PW : peso del agua en gramos (g). PS : peso seco de la arena en gramos (g).

Luego, tomando el resultado anterior, se adiciona esa cantidad al peso seco de la arena así: PS = 1500g + 66g PS = 1566g

Para saber si el agregado está saturado o le hace falta agua para saturarse, se hace: %D= -%W =

5,4% 4,4% 1,0%

15

Entonces se necesita un 1,0% de agua para saturar la arena, por lo cual se hace: Agua necesaria = PS ∙ 1,0%

Agua necesaria = 1500g ∙ 1,0% Agua necesaria = 15g

16

6. DATOS EXPERIMENTALES

En el siguiente cuadro se muestran los datos obtenidos en el laboratorio para las pruebas de mortero: Cuadro 7. Datos de las pruebas de mortero realizadas. Agua Prueba Cemento Arena Teórica Nº ( ± 0,01)g ( ± 0,01)g (cc) 1 2 3(13) 4

500,00 500,00 500,00 500,00

1566,00 1566,00 1566,00 1566,00

% A/C Teórica

Agua Real (cc)

65 55 60 61

340 290 315 320

325 275 300 305

Lectura % A/C inicial Real (corregida) ( ± 0,1)mm 68 58 63 64

101,6 101,6 101,6 101,6

Lectura Especificaciones inicial del % % Flujo (± de flujo (ASTM C-109) 0,1)mm( 12) 105-115 236,6 133 105-115 187,3 84 105-115 199,4 96 105-115 217,1 114 Fuente: Datos de laboratorio.

Cuadro 8. Datos de las condiciones ambientales del lugar y el número de golpes recibidos por la mesa de flujo para cada una de las pruebas de mortero realizadas. Prueba Nº

Temperatura ambiente ( ± 0,1)ºC

% Humedad relativa

Número de golpes 14

1 2 3 4

27,8 26,7 26,9 26,0

56,4 59,9 60,5 61,7

25 25 25 25

Tiempo ( ± 0,01)s( 15) 15,17 16,84 18,24 15,56 Fuente: Datos de laboratorio

12

Corresponde al promedio de las cuatro lecturas hechas del diámetro del mortero luego de recibir los 25 golpes sobre la mesa de flujo. Fueron tomados del Cuadro 3. 13 La prueba 3 fue desechada del ensayo ya que no se llegó al flujo deseado. 14 Corresponde al número de golpes recibido por la prueba de mortero sobre la mesa de flujo. 15 Corresponde al tiempo que se tardó en el proceso de los 25 golpes sobre la mesa de flujo.

17

Cuadro 9. Datos de los diámetros del mortero para las distintas pruebas, luego de recibir los 25 golpes sobre la mesa de flujo. Prueba Nº Lecturas finales del diámetro del mortero sobre la mesa de flujo(mm) Promedio (mm)

1 235,7 239,5 235,0 236,0

2 192,5 182,8 190,6 183,1

3 201,3 196,4 199,8 200,1

4 214,5 219,5 214,5 219,9

236,6

187,3

199,4

217,1

Fuente: Datos de laboratorio. Cuadro 10. Datos de la resistencia a la compresión para cada una de las muestras de mortero. Esfuerzo

Esfuerzo

falla (kg)

(kg/cm2)

(MPa)

2606,10

3253,4

124,8

12,2

7

2611,21

3066,8

117,4

11,5

3

7

2595,90

2960,1

114,0

11,2

4

7

2603,45

4277,5

164,3

16,1

5

7

2593,28

3706,8

142,9

14,0

6

7

2590,72

4106,8

158,5

15,5

7

7

2600,75

3786,8

145,6

14,3

8

7

2610,85

3520,1

134,8

13,2

9

7

2636,70

3680,1

139,6

13,7

Muestra

Edad en

Nº

Nº

días

1

7

2

1

2

3

Área

Carga de

Prueba

transversal (mm2)

Fuente: Datos de laboratorio.

18

7. CÁLCULOS DE LA PRUEBA

Resistencia muestra (Ri) Resistencia promedio a los 7 días (Rprom)

Para la prueba Nº1 se hace: R prom =

12,2 + 11,5 + 11,2 = 11,63 𝑀𝑃𝑎 3

Para determinar si se descarta una de las muestras se hace 16:

•

•

•

Para la muestra Nº1:

R prom − R i � ∙ 100% % 𝑑𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑖 = � R prom

% 𝑑𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = �

11,63 − 12,2 � ∙ 100% = 4,9% 11,63


11,63 − 11,5 � ∙ 100% = 1,1% 11,63


11,63 − 11,2 � ∙ 100% = 3,7% 11,63



Para proyectar la resistencia que alcanza la muestra a los 28 días de edad se supone que la misma alcanza un 61% de ésta a los 7 días, por lo tanto se hace: 𝑓 ′𝑐 =

R prom 11,63 = = 19,07 𝑀𝑃𝑎 0,61 0,61

16

La norma ASTM C-109 indica que si una de las tres muestras difiere en más de un 8,7% del promedio ésta se debe descartar.

19


16,1 + 14,0 + 15,5 = 15,2 𝑀𝑃𝑎 3

Para determinar si se descarta una de las muestras se hace16:

•

•

•


R prom − 𝑅𝑖 � ∙ 100% % 𝑑𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑖 = � R prom


15,2 − 16,1 � ∙ 100% = 5,9% 15,2


15,2 − 14,0 � ∙ 100% = 7,9% 15,2




15,2 − 15,5 � ∙ 100% = 1,97% 15,2


R prom 15,20 = = 24,92 𝑀𝑃𝑎 0,61 0,61

20


14,3 + 13,2 + 13,7 = 13,73 𝑀𝑃𝑎 3

Para determinar si se descarta una de las muestras se hace 17:

•


R prom − 𝑅𝑖 � ∙ 100% % 𝑑𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑖 = � R prom

% 𝑑𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = � •

•

13,73 − 14,3 � ∙ 100% = 4,2% 13,73

Para la muestra Nº2: % 𝑑𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = �

13,73 − 13,2 � ∙ 100% = 3,9% 13,73


13,73 − 13,7 � ∙ 100% = 0,2% 13,73



R prom 13,73 = = 22,51 𝑀𝑃𝑎 0,61 0,61

17

La norma ASTM C-109 indica que si una de las tres muestras difiere en más de un 8,7% del promedio ésta se debe descartar.

21

8. RESULTADOS Cuadro 11. Esfuerzo promedio para las pruebas de fallas realizadas a las muestras en grupos de tres. Prueba Nº

Relación A/C

Edad en días

Resistencia Promedio (MPa)

1 2 3

0,65 0,55 0,61

7 7 7

11,63 15,20 13,73

Cuadro 12. Datos de prueba del mortero realizado. Prueba Nº

% A/C Teórica

% Flujo

1 2 3 4

65 55 60 61

133 84 96 114

Cuadro 13. Datos experimentales de la resistencia a los 7días de edad y proyecciones a los 0 y 28 días. Prueba N° 1

2

3

Edad

Resistencia (MPa)

0 7 28 0 7 28 0 7 28

0 11,63 19,07 0 15,2 24,92 0 13,73 22,51

22

Gráfico 1. Relación agua material cementante versus porcentaje de flujo.

Fuente: Resultados experimentales

23

9. ANÁLISIS DE RESULTADOS El ensayo realizado (para la preparación del mortero) se llevó bajo las siguientes condiciones ambientales, las cuales se pueden observar en el Cuadro 8 de la sección de Datos Experimentales: • Temperatura: entre 26,0°C y 27,8°C. • Humedad: entre el 56,4% y el 61,7%. Los datos reportados anteriormente muestran que la temperatura está por encima de los 23±3°C, definido en la Norma ASTM – C109. Por otra parte, la humedad si cumple la las condiciones estipuladas en dicha norma, pues si revisa el Cuadro 8 de la sección de Datos Experimentales, los datos correspondientes a la humedad para cada una de las pruebas, rondan entre los 56,4% y 61,7%, los cuales son mayores al 50%. Por su parte esta misma norma estipula un porcentaje de fluencia necesario de 110±5%. En el laboratorio se realizaron 3 pruebas y los datos obtenidos fueron de un 132%, 84% y un 114%, trabajando con una relación agua cemento (A/C) del 0,55; 0,65; 0,60; respectivamente. La última prueba está dentro del rango comprendido entre 105 y 115% establecido por la norma. Esta pasta contaba con un diámetro inicial de 101,6mm (el diámetro del cono truncado en su parte más amplia) la cual al darse 25 golpes sobre la mesa de flujo, se expandió hasta llegar a un diámetro próximo de 217,1 mm. Pero para el caso tanto de la prueba 1 como la prueba 2 no están dentro de las especificaciones ASTM – C109 indicadas en la sección 6. Datos Experimentales no se alcanzó el flujo deseado, debido a la presencia de muchos factores, como por ejemplo la presencia de operadores diferentes para los distintos pasos del procedimiento; duración, forma y fuerza por los operadores en aspectos relacionados a apisonamiento del mortero en el cono truncado antes de hacer la prueba de flujo. Además, cabe mencionar en este apartado, la forma de tomar la lectura por las personas haciendo uso del vernier, en el momento de medir los diámetros alcanzados sobre la mesa de flujo. Para este ensayo también se tomó en cuenta las condiciones en que se encontraba la arena, por ende había que realizarse una corrección de humedad. La arena en las condiciones de laboratorio se encontraba con una humedad de 4,4%(dato suministrado por el técnico del laboratorio) y ésta es capaz de absorber un 5,4%, de acuerdo con los resultados obtenidos en el Informe 8 Gravedad específica y absorción de los agregados. Esta corrección se debió realizar ya que como la arena estaba húmeda, a la hora de pesar los 1500g realmente este peso estaría distribuido como un 1434g de arena en seco y 66g de agua y para esta práctica se necesitan 1500 g de arena en seco, entonces para corregir este problema los 66g de agua se transforman en arena al final estaremos pesando 1566g de arena, pero esta arena agregado también posee humedad, por lo tanto a la hora de distribuir esta los 1566g de arena se obtienen 1497,1g de arena seca y 68,1g de agua. Aunque se debería hacer este procedimiento varias veces para lograr una mejor precisión, el técnico determinó que con los 1497,1g de arena seca son suficientes para tomarlos como si fuera los 1500g que se necesita. Cabe destacar que también la arena tiene otro problema que es la absorción. Cuando hacemos la mezcla del mortero se determina anticipadamente la cantidad de agua 24

necesaria para que ésta reaccione con el cemento, pero si no se toma en cuenta la absorción de la arena, esta puede afectar la relación A/C que se definió. Por lo tanto sabiendo que la arena ya tiene un 4,4% de humedad y ésta absorbe hasta un 5,4%; esto quiere decir que solo se necesita un 1% de los 1500g de arena para saturarla. Esto significa que con 15ml de agua la arena quedaría saturada y no podrá absorber más agua, por lo que a la hora de determinar la cantidad de agua que se desea emplear a la mezcla, a este dato se le debe agregar 15ml. Al analizar las resistencias obtenidas, por medio de las posibles resistencias a obtener (Proyecciones, Cuadro 13 sección de resultados), y realizar una comparación con las especificaciones del Código Sísmico de Costa Rica(2010 en Anexos - A1.4) , se puede observar que el mortero es de muy buena calidad, debido a que la menor proyección de resistencia obtenida(19,07MPa) difiere positivamente en 2,07 MPa la especificación para los morteros de Tipo A, el cual indica el Código Sísmico de Costa Rica que es obligatorio en obras de grandes dimensiones (más de tres pisos y 1000m2 de construcción), debido a que es en éstas que se requieren mezclas de mayor calidad, para que logren cumplir con las especificaciones estructurales necesarias para construir una obra más capaz de resistir los movimientos sísmicos si se habla en términos de obra gris. Si se realiza una comparación entre los valores obtenidos de las resistencias y la relación agua/cemento utilizada, se puede observar que entre menor es ésta relación se alcanzó una resistencia mayor (0,55 A/C-15,2MPa), esto se puede deber a varios factores, pero entre ellos se puede citar el hecho de que entre menor sea la cantidad de agua utilizada (siempre y cuando cumpla con la necesaria para producir la reacción de hidratación del cemento), menor es la cantidad de vacios o poros generados por la evaporación del líquido, y por lo tanto provoca una disminución de planos de falla en la mezcla de concreto o en éste caso, del mortero. Para determinar la resistencia del mortero, el procedimiento se debe apegar completamente al procedimiento dictado por la norma ASTM C-109, por lo tanto es sólo la prueba tres la que cumple con los requisitos de la prueba, ya que se obtuvo un porcentaje de flujo de 114% y además de esto, fue realizada por el técnico, el cual tiene más experiencia en términos de la realización del ensayo, ya que lo conoce más a fondo y tiene un mayor control sobre los tiempos estipulados en la norma antes mencionada, por lo tanto la resistencia determinada en el experimento para el mortero es de 13,73 MPa a la edad de 7 días, y con una proyección de 22,51MPa a la edad de 28 días. Se puede observar que ésta prueba es de suma importancia, ya que el mortero es una mezcla bastante importante en obras construidas a base de mampostería, debido a que la pega de bloques y el relleno de las sisas o juntas se realiza con éste tipo de mezcla, y si no se realiza un diseño correcto, además de un buen control en la preparación del mortero, la obra en su totalidad es puesta en riesgo, debido a que aunque el resto de materiales con que se cuenta son de buena calidad, si el mortero no lo es, se promueven posibles planos de falla a la estructura por medio de éste.

25

10. CONCLUSIONES

• Se determinó que la resistencia del mortero es de 13,73Mpa a la edad de 7 días. • Se comparó la resistencia a la compresión obtenida con las especificaciones y se determinó que se trata de un mortero Tipo A. • Mayor cantidad de agua (relación agua/cemento), provoca una disminución en la resistencia a la compresión.

11. RECOMENDACIONES •

• • •

Seguir paso a paso el procedimiento de la norma, desde utilizar la dosificación adecuada, desechar las muestras que no cumplen con el porcentaje de flujo, realizar un correcto apisonamiento de los cubos, llevar un buen control de los tiempos dictados por la norma, entre otros. Tener un amplio conocimiento del procedimiento de la norma. Manipulación de las muestras por una sola persona experimentada, si es posible, para disminuir los errores humanos al pasar las mismas de un operador a otro y de ésta manera afectar los datos a obtener. En lo posible, realizar fallas a la edad de 28 días para obtener el valor real de la resistencia a ésta edad, la cual va a ser aproximadamente el 100% de la resistencia final que logrará alcanzar la mezcla del mortero.

26

12. ANEXOS

Figura 5. Mezcladora.

Figura 7. Cono apisonador.

Figura 6. Termómetro y medidor de humedad.

truncado

y Figura 8. Cronómetro.

27

Figura 9.Mesa de flujo.

Figura 10. Moldes.

Figura 11. Vernier.

28

13. BIBLIOGRAFÍA • Araya, M. 2012. Material del curso de Concreto CO-3403. Cartago, Costa Rica. • ASTM C-109. 2005. Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars. • ASTM C-305. 1999. Standard Practice for Mechanical Mixing of Hydraulic Cement Pastes and Mortars of Plastic Consistency. • Kosmatka, S. et el. 2004. Diseño y Control de Mezclas de Concreto, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, EEUU. • Neville, A. (1992). Tecnología del Concreto. México D.F.: Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. • Umaña, F. (1998). Componentes Principales de las mezclas de Concreto. San José, Costa Rica: Editorial de la Universidad de Costa Rica.

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Informe 9 Resistencia a La Compresion de Morteros

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