FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOMECÁNICAS ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES I
TIEMPOS DE FRAGUADO DEL CEMENTO PORTLAND BASADO EN LAS NORMAS N.T.C. 109 MEDIANTE LAS AGUJAS DE GILLMORE Y N.T.C 118 MEDIANTE AGUJA DE VICAT JOSE BENJAMIN GUTIÉRREZ RINCÓN Estudiante de Ingeniería Civil Universidad Industrial de Santander
[email protected] Código: 2131980
MAYERLY JAIMES ARDILA Estudiante de Ingeniería Civil Universidad Industrial de Santander
[email protected] Código: 2120442
VÍCTOR DANIEL CORDERO RANGEL Estudiante de Ingeniería Civil Universidad Industrial de Santander
[email protected] Código: 2134340
JOHAN ANDRES NAVARRO Estudiante de Ingeniería Civil Universidad Industrial de Santander
[email protected] Código: 2120442
GRUPO: LUNES 10-12 A.M
RESUMEN En este informe se realiza el ensayo correspondiente para determinar los tiempos de fraguado del cemento hidráulico mediante el aparto de vicat y el aparato de Gillmore según aporta la norma N.T.C 109 y N.T.C 118 que establece los parámetros según los cuales se debe realizar el ensayo.
Palabras clave: Aparato de Vicat, Agujas de Gillmore, Fraguado, Cemento, Velocidad de hidratación.
ABSTRACT In this report, the relevant test is performed to determine the setting time of hydraulic cement by Vicat apparatus and Gillmore apparatus according brings N.T.C 109 and 118 standard setting the parameters within which the test should be performed.
Keywords: Vicat apparatus, Gillmore Needles, drying, cement, rate of hydration.
FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOMECÁNICAS ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES I 1. INTRODUCCIÓN En esta práctica se determina los tiempos de fraguado del cemento hidráulico según Especifica la norma N.T.C 109 y N.T.C 118, utilizando el método por medio del aparato de vicat (cuantitativo) y el aparto de Gillmore (cualitativo) para medir el estado de fraguado del cemento, dado que este pasa de un estado líquido platico a un estado sólido, siendo esto útil en el control de mezclas de concreto en su transporte y aplicación en obra. Se debe tener en cuenta que el ensayo se efectúa a condiciones ambientales, por lo tanto se tendrán que considerar algunas fluctuaciones
2. MARCO TEÓRICO 2.1 Definiciones 2.1.1 Tiempos de fraguado
3. MATERIAL Y EQUIPOS DE TRABAJO UTILIZADOS 3.1 Aparato de Vicat. El aparato de Vicat consiste de un soporte rígido que sostiene un vástago móvil, que pesa 300 g. Uno de sus extremos es el émbolo, el cual tiene 10 mm de diámetro y una longitud mínima de 50 mm; el otro extremo tiene una aguja removible de 1 mm de diámetro y 50 mm de longitud. El vástago es reversible, puede sostenerse en la posición deseada por medio de un tornillo y tiene un índice ajustable que se mueve sobre una escala graduada en milímetros y rígidamente unida al soporte. La pasta se coloca en un molde fijo de forma tronco-cónica que está apoyado sobre una placa de base no absorbente de aproximadamente 100 cm². El vástago debe ser de acero inoxidable con una dureza no menor de 35 HRC y debe estar sobre el mismo eje que el émbolo. El molde debe ser de material anticorrosivo, no absorbente.
En la práctica, cuando una muestra de cemento se mezcla con cierta cantidad de agua, se forma una pasta plástica; esta se va perdiendo a medida que pasa el tiempo, hasta llegar un momento en el que la pasta pierde su viscosidad y se eleva su temperatura; el tiempo transcurrido desde la adición del agua se llama “tiempo de fraguado inicial”, e indica que el cemento se encuentra parcialmente hidratado y la pasta semidura. Posteriormente, la pasta sigue fraguando hasta que deja de ser deformable con cargas relativamente pequeñas, se vuelva rígida y llega al máximo de temperatura; el tiempo así transcurrido desde la mezcla con agua se denomina “tiempo de fraguado final”, el cual indica que el cemento se encuentra aún más hidratado (aunque no totalmente) y la pasta ya esta dura. A partir de este momento empieza el proceso de endurecimiento de la pasta y la estructura del cemento fraguado va adquiriendo resistencia mecánica. Por esto se da a entender que el término tiempo de fraguado corresponde a la medida en la que ocurre el proceso de endurecimiento y pérdida de plasticidad para el caso de lo que es el cemento.
F igura 1. Aparato de Vicat
3.2 Agujas de Gillmore Un dispositivo de penetración inicial: tiene un vástago móvil, con un compensador de peso y una aguja en uno de sus extremos. El conjunto debe pesar 113,4 g ± 0,5 g. El diámetro de la aguja debe ser de 2,12 mm ± 0,05 mm y su longitud de 4,8 mm ± 0,5 mm.
FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOMECÁNICAS ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES I Un dispositivo de penetración final: tiene un vástago móvil, con un compensador de peso y una aguja en uno de sus extremos. El conjunto debe pesar 453,6 g ± 0,5 g. El diámetro de la aguja debe ser de 1,06 mm ± 0,05 mm y su longitud de 4,8 mm ± 0,5 mm. (B)
3.6 Probetas Instrumento volumétrico que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes, preferiblemente deben tener una capacidad que permita medir el agua en una sola operación. Deben tener un error de ± 2.0 (figura 1).
Figura 2. Aparato de Gillmore 3.3 Molde
Figura 5. Probeta. 3.7 Balanza Una balanza con exactitud de 0.01 gr. Debe ser una balanza en uso y la variación permitida para medir la masa no debe ser mayor de 0.05%.
Figura 3. Molde Gillmore 3.5 Mezcladora mecánica
Figura 6. Balanza 3.8 Cronómetro Para medir los 30 segundos para que la aguja del aparato de Vicat penetre los 10 mm de la pasta de cemento.
4.PROCEDIMIENTO: Se prepara la muestra siguiendo el mismo procedimiento de la práctica anterior
Figura 4. Mezcladora mecánica.
FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOMECÁNICAS ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES I 4.1Procedimiento aparato de Vicat 4.1.1La muestra debe tener una humedad de 30% (determinada en la práctica anterior), se prepara en un recipiente de mezcla y con la ayuda de una maquina con dos velocidades de mezclado, para la velocidad uno se deja 30 segundos y para la velocidad dos 60 segundos.
4.1.5En una tabla se registran la penetración en [mm] y la hora en que se realiza la prueba.
4.1.2. La se lanza de mano a mano para darle forma esférica y se coloca dentro de la anilla, con una espátula se quitan los excesos y se deja reposar durante 30 minutos.
4.7El tiempo de fraguado inicial se logra cuando la penetración de la aguja en la mezcla es de 25[mm] y el tiempo final será cuando no haya penetración por parte de la aguja.
4.1.3 Luego de esos segundos de reposo, se hace la primera prueba que consiste en ubicar la anilla en el aparato de Vicat, hacer que la aguja roce con la mezcla y ajustar el cero del aparato.
4.2Procedimiento aparato de Gillmore.
Vicat Hora de Penetración inicio (mm) 9:00 9:30 39 9:45 39 10:00 39 10:15 39 10:30 39 10:45 39 11:00 39 11:15 39 11:30 39 11:45 38 12:00 38 12:15 25 12:30 16 12:45 4 13:00 1 13:15 0
Gillmore Hora de Penetración inicio (mm) 9:00 9:30 Si 9:45 Si 10:00 Si 10:15 Si 10:30 Si 10:45 Si 11:00 Si 11:15 Si 11:30 Si 11:45 Si 12:00 Si 12:15 No 12:30 Si 12:45 Si 13:00 No 13:15
4.1.6. Se repiten los pasos desde el 4.1.4 hasta 4.1.6 cada 15 minutos hasta que la aguja no deje huella en la mezcla.
4.2.1Se prepara la muestra con una humedad de 30% (determinada en la práctica anterior) 4.2.2La mezcla se coloca dentro de la el anillo de la placa cuadrada, y con una espátula se quitan los excesos y se deja reposar durante 30 minutos, pasado este tiempo se inicia c on la primera prueba que consiste en ubicar la anilla en el aparato de Gillmore. Este aparato cuenta con dos agujas y dos pesas, las pruebas se iniciarán con la aguja de diámetro igual a 2[mm] y de menor peso. 4.2.3Se toma el dato de si la aguja penetra o no en la mezcla y se hace la prueba cada 15 minutos, hasta que la primera aguja no deje huella. 4.2.4Cuando la primera aguja ya no penetre el ensayo se seguirá con la segunda aguja y se repetirá cada 15 minutos hasta que esta tampoco deje huella en la mezcla. 1.
CÁLCULOS Y ANÁLISIS
5.1 Tiempos de fraguado por aparato de Vicat.
Tabla 1. Datos obtenidos Se dispone a crear una tabla con los datos obtenidos para los dos métodos, Vicat y Gillmore 4.1.4 Se deja caer la aguja creando un poco de fricción para reducir la velocidad con que cae la aguja debido a que la mezcla aún no tiene suficiente consistencia y así evitar el daño de esta.
FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOMECÁNICAS ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES I 5.2 Tiempos de fraguado por agujas de Gillmore.
Para determinar el tiempo de fraguado inicial se debe interpolar para una penetración correspondiente a 25 mm entre las lecturas superior e inferior a esta. (ver tabla 2)
El tiempo de fraguado inicial se cumple cuando la aguja de 2,12 mm no deja huella en la muestra (ver anexo 1).
Hora de fraguado inicial: 12:15 P.M
El tiempo de fraguado final se cumple cuando la aguja de 1,06 mm no deja huella en la muestra (ver anexo 1).
Hora de fraguado P.M(240Min)
final
1:00
2. CONCLUSIONES
Tabla 2. Gráfica de datos obtenidos.
El tiempo de fraguado inicial se obtiene cuando la aguja penetra 25 [mm], como no se tiene en qué tiempo fue, se hace una interpol ación lineal
= +
− −
( − )
Ecuación 1. Interpolación Lineal .
Donde “x” representa la hora del tiempo de fraguado y “y” la penetración en la muestra.
Donde al realizar el despeje para una penetración de 25mm se obtendrá un tiempo de:
25 = 38 +
− 180 195 − 180
De acuerdo a la recolección de datos y así como a la interpolación realizada a los mismos, se puede definir el tiempo de fraguado, por el método de Vicat, éste fue de 3 horas y 27 minutos. A su vez se determinó el tiempo de fraguado por medio de las agujas de Gilmore, éste fue de 3 horas y 15 minutos. Se logra concluir que mediante los dos métodos para la determinación del tiempo de fraguado del cemento hidráulico, los resultados son muy cercanos, dando mayor confiabilidad a la manera como se ejecutó la práctica. No se disponía de un cuarto que conservara la humedad de la mezcla, lo que hace que el tiempo de fraguado se reduzca considerablemente FUENTES DE ERROR pueden ser: Descalibracion de los equipos, deterioro de los recipientes, errores humanos, agregar una mayor cantidad de agua
(25 − 38)
2. BIBLIOGRAFÍA
= 195[ Que en nuestra escala de tiempo trabajada sería igual a:
t = 12: 15 P. M
Hora de fraguado inicial: 12:15 P.M Hora de fraguado final: 1:15 P.M (255min)
Norma técnica colombiana (NTC 118).
Norma técnica colombiana (NTC 109).
SANCHEZ DE GUZMAN, Diego. Tecnología del concreto y del mortero, 2001. Mecánica de suelos, BERRY, REID,David. Editora McGraw-Hill. 9789586001724. Primera Edición ARTICULO ALBATROS: Cemento Portland.
LPeter. ISBN:
