INFORME _ YESO

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I.

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION

INTRODUCCIÓN

El estudio de los materiales de construcción, es sin lugar a dudas, algo inherente en la formación de todo ingeniero civil, ya que de esto dependerá su buen desenvolvimiento desenvolvimiento a lo l o largo de su vida profesional. Es así que en el presente informe se tratará del estudio de un material muy importante en la rama de la construcción civil como es el yeso, debido a sus propiedades físicas y mecánicas. El yeso es un material aglomerante calcáreo, que posee propiedades que tienen relación con sus grados grados de pureza pureza y fabricación ya ya que no todos utilizan las mismas técnicas y maquinarias para su fabricación. En el campo de la ingeniería es indispens i ndispensable able investigar las propiedades que posee este material y a partir de ello determinar un correcto uso y aplicación.

II.

OBJETIVOS:  

III.

Determinar mediante los ensayos respectivos las propiedades físicas y mecánicas del yeso. Conocer y aplicar los diversos métodos para determinar, de forma experimental, las propiedades físicas y mecánicas del yeso en estudio.

MATERIAL Y EQUIPO :

Para la presente práctica siguiente:          

de laboratorio se dispuso de lo

Yeso Balanza Electrónica Fiola Depósito de dimensiones conocidas Matraz Agua Cronómetro Mufla Moldes de madera (4x4x16 cm) Tamices

Ing. . Lezama Leiva José

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IV.


MARCO TEÓRICO

YESO

El yeso es un producto preparado básicamente a partir de una piedra natural denominada aljez, mediante deshidratación, al que puede añadirse en fábrica determinadas adiciones de otras sustancias químicas para modificar sus características de fraguado, resistencia, adherencia, retención de agua y densidad, que una vez amasado con agua, puede ser utilizado directamente. También, se emplea para la elaboración de materiales prefabricados. El yeso, como producto industrial, es sulfato de calcio hemihidrato (CaSO4·½H2O), también llamado vulgarmente "yeso cocido". Se comercializa molido, en forma de polvo. Una variedad de yeso, denominada alabastro, se utiliza profusamente, por su facilidad de tallado, para elaborar pequeñas vasijas, estatuillas y otros utensilios.

Muestra de yeso molido.


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1. HISTORIA DE LA UTILIZACIÓN DEL YESO El yeso es uno de los más antiguos materiales empleado en construcción. En el período Neolítico, con el dominio del fuego, comenzó a elaborarse yeso calcinando aljez, y a utilizarlo para unir las piezas de mampostería, sellar las juntas de los muros y para revestir los paramentos de las viviendas, sustituyendo al mortero de barro. En el Antiguo Egipto, durante el tercer milenio a. C., se empleó yeso para sellar las juntas de los bloques de la Gran Pirámide de Giza, y en multitud de tumbas como revestimiento y soporte de bajorrelieves pintados. El palacio de Cnosos contiene revestimientos y suelos elaborados con yeso. El escritor griego Teofrasto, en su tratado sobre la piedra, describe el yeso (gipsos ), sus yacimientos y los modos de empleo como enlucido y para ornamentación. También escribieron sobre las aplicaciones del yeso Catón y Columela. Plinio el Viejo describió su uso con gran detalle. Vitruvio, arquitecto y tratadista romano, en sus Diez libros sobre arquitectura, describe el yeso (gypsum ), aunque los romanos emplearon normalmente morteros de cal y cementos naturales. Los Sasánidas utilizaron profusamente el yeso en albañilería. Los Omeyas dejaron muestras de su empleo en sus alcázares sirios, como revestimiento e incluso en arcos prefabricados. La cultura musulmana difundió en España el empleo del yeso, ampliamente adoptada en el valle del Ebro y sur de Aragón, dejando hermosas muestras de su empleo decorativo en el arte de las zonas de Aragón, Toledo, Granada y Sevilla. Durante la Edad Media, principalmente en la región de París, se empleó el yeso en revestimientos, forjados y tabiques. En el Renacimiento para decoración. Durante el periodo Barroco fue muy utilizado el estuco de yeso ornamental y la técnica del staff , muy empleada en el Rococó.

2. ELABORACIÓN DEL YESO A. Estado natural En estado natural el aljez , piedra de yeso o yeso crudo , contiene 79,07% de sulfato de calcio anhidro y 20,93% de agua y es considerado una roca sedimentaria, incolora o blanca en estado puro, sin embargo, generalmente presenta impurezas que le confieren variadas coloraciones, entre las que encontramos la arcilla, óxido de hierro, sílice, caliza, etc. En la naturaleza se encuentra la anhidrita o karstenita , sulfato cálcico, CaSO4, presentando una estructura compacta y sacaroidea, que absorbe rápidamente el agua, ocasionando un incremento en su Ing. . Lezama Leiva José

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volumen hasta de 30% o 50%, siendo el peso específico 2,9 y su dureza es de 2 en la escala de Mohs. También se puede encontrar en estado natural la basanita, sulfato cálcico semihidrato, CaSO4·½H2O, aunque raramente, por ser más inestable.

B. Proceso El yeso natural, o sulfato cálcico bihidrato CaSO4·2H2O, está compuesto por sulfato de calcio con dos moléculas de agua de hidratación. Si se aumenta la temperatura hasta lograr el desprendimiento total de agua, fuertemente combinada, se obtienen durante el proceso diferentes yesos empleados en construcción, los que de acuerdo con las temperaturas crecientes de deshidratación pueden ser:         

Temperatura ordinaria: piedra de yeso, o sulfato de calcio bihidrato: CaSO4· 2H2O. 107 ºC: formación de sulfato de calcio hemihidrato: CaSO4·½H2O. 107 - 200 ºC: desecación del hemihidrato, con fraguado más rápido que el anterior: yeso comercial para estuco. 200 - 300 ºC: yeso con ligero residuo de agua, de fraguado lentísimo y de gran resistencia. 300 - 400 ºC: yeso de fraguado aparentemente rápido, pero de muy baja resistencia 500 - 700 ºC: yeso Anhidro o extra cocido, de fraguado lentísimo o nulo: yeso muerto. 750 - 800 ºC: empieza a formarse el yeso hidráulico. 800 - 1000 ºC: yeso hidráulico normal, o de pavimento. 1000 - 1400 ºC: yeso hidráulico con mayor proporción de cal libre y fraguado más rápido.

3. USOS 

       

Es utilizado profusamente en construcción como pasta para guarnecidos, enlucidos y revoques; como pasta de agarre y de juntas. También es utilizado para obtener estucados y en la preparación de superficies de soporte para la pintura artística al fresco. Prefabricado, como paneles de yeso (Dry Wall o Sheet rock) para tabiques, y escayolados para techos. Se usa como aislante térmico, pues el yeso es mal conductor del calor y la electricidad. Para confeccionar moldes de dentaduras, en Odontología. Para usos quirúrgicos en forma de férula para inmovilizar un hueso y facilitar la regeneración ósea en una fractura. En los moldes utilizados para preparación y reproducción de esculturas. En la elaboración de tizas para escritura. En la fabricación de cemento.


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4. YESO NATURAL TRITURADO Para mejorar las tierras agrícolas, pues su composición química, rica en azufre y calcio, hace del yeso un elemento de gran valor como fertilizante de los suelos, aunque en este caso se emplea el mineral pulverizado y sin fraguar para que sus componentes se puedan dispersar en el terreno. Asimismo, una de las aplicaciones más recientes del yeso es la "remediación ambiental" en suelos, esto es, la eliminación de elementos contaminantes de los mismos, especialmente metales pesados. De la misma forma, el polvo de yeso crudo se emplea en los procesos de producción del cemento Portland, donde actúa como elemento retardador del fraguado. Es utilizado para obtener ácido sulfúrico. También se usa como material fundente en la industria.

5. TIPOS DE YESO EN CONSTRUCCIÓN Los yesos de construcción se pueden clasificar en:

A. Yesos artesanales, tradicionales o multifases 





El yeso negro es el producto que contiene más impurezas, de grano grueso, color gris, y con el que se da una primera capa de enlucido. El yeso blanco con pocas impurezas, de grano fino, color blanco, que se usa principalmente para el enlucido más exterior, de acabado. El yeso rojo, muy apreciado en restauración, que presenta ese color rojizo debido a las impurezas de otros minerales.

B. Yesos industriales o de horno mecánico a. Yeso de construcción (bifase). Grueso y fino b. Escayola, que es un yeso de más calidad y grano más fino, con pureza mayor del 90%.

C. Yesos con aditivos       

Yeso controlado de construcción. Grueso, fino Yesos finos especiales Yeso controlado aligerado Yeso de alta dureza superficial Yeso de proyección mecánica Yeso aligerado de proyección mecánica Yesos cola y adhesivos.


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PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL YESO 1. PESO ESPECÍFICO FUNDAMENTO TEÓRICO Se define como la relación del peso del yeso (partículas sólidas) referido al vacío, al peso de un volumen igual de alcohol (líquido utilizado en la práctica), libre de gas tomados a una temperatura determinada. El peso específico del yeso viene dado por la siguiente fórmula:

          

Donde: A = Peso de la muestra de Yeso B = Peso de la fiola llena de alcohol hasta 500 ml . C = Peso de la fiola con muestra de yeso y alcohol hasta completar 500 ml D = Peso de la fiola vacía. E = Peso del alcohol (500 ml)  alcohol = Peso específico del alcohol.

PROCEDIMIENTO: Antes de determinar el P.e. del yeso, se obtuvo como primer dato el P.e. del alcohol; para ello se pesó una fiola vacía (D) y luego conjuntamente con el alcohol (B) (a un volumen establecido (E)). Para hallar el P.e. del yeso, primeramente se pesó el yeso a diferentes cantidades para los tres experimentos (A), luego la fiola con el alcohol (500 ml) y finalmente la fiola conjuntamente con el alcohol y el yeso (C). Ambos experimentos se realizaron tres veces.

RESULTADOS: PESO ESPECÍFICO DEL ALCOHOL: ENSAYOS

1

Peso del fiola (gr) 219.39 P. fiola +alcohol (gr) 618.88 Vol. del alcohol (cm3) 500 P. e. Alcohol(gr/cm3) 0.80


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PESO ESPECÍFICO DEL YESO: ENSAYOS

1

Peso de fiola (gr) P.fiola+alcohol (gr) Peso de yeso (gr) P.fiola+alcohol+yeso(gr) Vol. de yeso (cm3) P. e. Yeso (gr/cm3)

210.89 617.03 50 651.40 19.368 2.582

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS: Con el presente dato obtenido podemos decir que el yeso en estudio es del tipo trujillano, ya que el P. e. que muestran los resultados en el laboratorio se aproxima más al P. e. establecido por las normas técnicas.

2. PESO UNITARIO SUELTO O PESO VOLUMETRICO. Se define como el peso que tendría el yeso al ocupar un recipiente de volumen unitario en estado suelto, es decir, sin descontar los vacios entre sus granos o partículas. El peso volumétrico se calcula mediante la siguiente fórmula:

 

     

PROCEDIMIENTO: Al tener un recipiente de dimensiones conocidas se procedió a pesarlo, luego con sumo cuidado se comenzó a echar la muestra de yeso dejando caer desde una altura de 15 a 20 cm., sin mover el recipiente, por último se enrazó el yeso y se pesó en conjunto. Este experimento se realizó tres veces.


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RESULTADOS: ENSAYOS

1

P. del recipiente (gr) 14446 Diámetro (cm) 8.2 Altura (cm) 13.2 Vol. Recip. (cm3) 697.094 P. yeso+recip. (gr) 2086 P. yeso (gr) 640 3 P.U.S. (gr/cm ) 0.918 P.U.S (Kg/m3) 928

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS: Con el dato obtenido podemos verificar que el yeso cumple con las normas establecidas por los estudios técnicos de la UNE, ya que dicho valor se halla entre los 850 y 950 Kg/m3. También se puede observar que P.e. del yeso trujillano es casi tres veces su PUV

3. GRADO DE FINURA Se define como el análisis granulométrico del yeso o finura de molido, después de la etapa de pulverización a que ha sido sometido durante su fabricación. Se dice que mientras el grado de finura sea mayor tendrá mayor poder aglomerante y más resistente a las cargas expuestas.

FUNDAMENTO TEÓRICO

FINURA Retenido en tamiz Nº 16 (1.6 mm) Nº 60 (0.2 mm) Nº 200 (0.08 mm)


TIPO DE YESO ESCAYOLA YESO BLANCO YESO NEGRO 0%

≤ 1%

≤ 8%

≤ 2%

≤ 10%

≤ 20%

≤ 16%

≤ 20%

≤ 50%

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PROCEDIMIENTO Se toma una muestra de 200 gr. de yeso, luego se procede a tamizar por las mallas No. 16, No. 60 y No. 200, registrándose el peso de la muestra retenida en dichas mallas, finalmente se registrarán los porcentajes retenidos.

RESULTADOS Datos obtenidos: Peso de yeso utilizado = 200 gr. Peso retenido en la malla Nº 60 = 38.5 gr. Peso retenido en la malla Nº 200 = 83.5 gr.

Luego: Porcentaje retenido en la malla No. 60: 19.25 % Porcentaje retenido en la malla No.100: 41.75 % En conclusión el yeso en estudio es del tipo YESO NEGRO

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS: Decimos que el yeso en estudio es del tipo Yeso Negro, ya que los porcentajes retenidos en los tamices antes expuestos, cumplen con los resultados de las normas técnicas dadas por la U.N.E.

4. RELACIÓN AGUA / YESO EN PESO: Se define como el cociente en peso de la cantidad de agua necesaria para el amasado de una porción de yeso, entre el peso de dicha porción y es importante porque permite usar siempre en el amasado, la cantidad de agua adecuada para lograr un buen fraguado y endurecimiento.

FUNDAMENTO TEORICO La relación agua/yeso (A/Y) está dada por la siguiente fórmula:

 



 

Donde: B = Peso de recipiente y agua C = Peso de recipiente D = Peso de recipiente, agua y yeso


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PROCEDIMIENTO: Primeramente se pesó un pírex vació (C), luego se registró el peso del pirex con el agua (B) más el bórax, seguidamente se espolvoreó el yeso en el recipiente, teniendo el más mínimo cuidado ya que podría formarse grumos durante dicho proceso, finalmente se registró el peso del pírex, del agua y del yeso (D). Se realizaron tres experimentos con distintos pirex y diferentes volúmenes de agua (150, 200 y 250 cm 3) a los cuales se les agregó 1 gr de bórax por cada 100 cm3 de agua.

RESULTADOS: ENSAYO

1

P. pirex (gr) P. pirex+agua (gr) P. pirex+agua+yeso(gr) A/Y

166.64 363.5 692.91 0.598

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS: Con este resultado del yeso en estudio podemos afirmar, una vez, que se trata de un yeso trujillano, ya que su relación agua / yeso concuerda con las normas técnicas establecidas por la U.N.E.

5. TIEMPO DE FRAGUADO. Viene a ser el proceso por el cual una masa húmeda, en principio moldeable, se torna rígida y llega a ser impenetrable.

FUNDAMENTO TEÓRICO: Teniendo como referencia las características técnicas de los yesos según Normas Españolas (U.N.E.), tenemos el siguiente cuadro:

CARACTERISTICA

TIPO DE YESO

FRAGUADO

ESCAYOLA

Principio (min)

04 – 15

Final (min)

< 30


YESO YESO NEGRO BLANCO Rápido Rápido Lento Lento 02 – 05 – 02 05 05 15 05 15 < 15 < 30 < 30 < 30

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PROCEDIMIENTO: Después de obtener la relación agua / yeso óptima y poniendo en marcha el cronómetro desde el tiempo en que se espolvoreó el yeso, se elaboró una galleta de yeso de dimensiones de 9 cm de diámetro x 1.5 cm de espesor aproximadamente. Con una aguja se practicaron cortes superficiales al yeso, hasta que éste deje de cerrarse, registrando el tiempo donde ocurre el inicio de fraguado. Seguidamente se presiona con el dedo a la galleta hasta que deje de escurrir agua por el borde del mismo, en este instante debe registrarse la segunda lectura que significará el final del fraguado.

RESULTADOS DEL ENSAYO: GALLETA

01

02

03

04

05

06

Tiempo inicial de fragua Tiempo final de fragua Tiempo inicial de fragua Tiempo final de fragua

3’ 4’’

3’

3’ 2’’

3’

3’ 3’’

3’ 2’’

11’

12’

12’

12’

11’’

12’

54’’

30’’

6’’

25’’

56’’

5’’

3’ 2’’ 12’ 9’’

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS: Con los resultados obtenidos podemos afirmar que el yeso en estudio es del tipo Yeso Negro Rápido, ya que dichos resultados concuerdan con los estudios técnicos de la U.N.E.

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL YESO: PREPARACIÓN DE LAS PROBETAS: Mediante la relación Agua / Yeso obtenida en los ensayos físicos se elaboraron 6 probetas prismáticas elaboradas en moldes hechos madera de dimensiones 4x4x16 cm. previamente aceitados interiormente, para usarlas en los ensayos a Compresión y Flexo tracción. Las probetas permanecieron 5 días de curado a condiciones ambientales normales y durante dos días en el horno a 50 ° C de temperatura.


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1. ENSAYO A FLEXOTRACCION: DEFINICIÓN: Consiste en poner una probeta de forma prismática con medidas estándar (4x4x16 cm), en forma horizontal sostenida por dos apoyos, a la cual se le aplica una carga Puntual (P) en el centro de la cara superior.

 



Donde: P= Carga Puntual. H= Luz entre apoyos (altura). a= Ancho de la muestra. b= Altura de la muestra.

PROCEDIMIENTO Para determinar esta propiedad se elaboran 6 probetas de dimensiones estándar iguales a 4x4x16 cm. Las probetas fueron dispuestas en la Máquina Universal, situadas entre dos apoyos que se distanciaban entre sí una longitud de 12 cm. Se les aplicó luego una carga Puntual, la cual aumentaba progresivamente hasta el momento en que se produjera la ruptura de la misma. Se fueron registrando, para cada una de las probetas, el tiempo de duración, las intensidades de la carga y sus deformaciones correspondientes, cada 5 kg hasta el punto de ruptura. Las fallas, para cada muestra, se fueron también registrando. El valor más representativo del ensayo es obtenido hallando primero el promedio aritmético de todos los datos a flexo tracción obtenidos, si hubiese datos que se encuentran fuera de ±15% del promedio, serán desechados, para luego obtener nuevamente el promedio aritmético con los datos restantes.

RESULTADOS DEL ENSAYO:


PROBETA

01

Carga P (Kg) a (cm) b (cm) H (cm) Rf (Kg/cm2)

100 4.13 3.95 16.20 37.83

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INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS: Los resultados indican que el yeso en estudio tiene una resistencia media a la Flexo tracción, lo cual es típica de un yeso negro debido a las impurezas que presenta. No se descartó ninguna de las muestras, ya que sus resultados oscilan entre el ±15% del promedio final.

VI. CONCLUSIONES: 



Se logró determinar valores cuantificables de las propiedades físicas - mecánicas del yeso en estudio, los cuales se ven reflejadas en e la parte V del presente informe. Se pudo apreciar y aplicar diversos métodos experimentales para hallar valores reales de las propiedades del yeso.

VII. RECOMENDACIONES: 







La diferencia entre los resultados de las propiedades mecánicas se han debido fundamentalmente a la forma poco regular que tenían las probetas por efecto de los moldes, así como la poca precisión de los instrumentos de laboratorio y el error al tomar los datos. La relación agua/yeso varía para cada tipo de yeso, siendo necesario determinar la dosificación adecuada antes de su utilización. Realizar un acomodo adecuado del yeso al momento de ser introducido en los moldes, ya que pueden formarse grumos o vacíos no deseados. Tener sumo cuidado al momento de obtener las dimensiones de las probetas de yeso, ya que estas modifican los resultados de las pruebas de compresión y flexo tracción.

Dimensión de los lados:

Probet a

L1

L2

L3

L4

1

4.05

4.00

4.20

3.90

a=(L1+L3)/ b=(L2+L4)/ 2 2 4.13

3.95

Dimensión de la longitud:

Probeta

H1

H2

H3

H4

H promedio

1

16.15

16.25

16.25

16.15

16.20


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Muestra en la balanza electrónica

Tamizando el yeso para los ensayos respectivos


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Trabajando para el ensayo de fraguado

Obteniendo la galleta


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Prueba del tiempo de fragua en la galleta

Molde y volumenometro que utilizamos para elaborar nuestra probeta.


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TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Probetas obtenidas durante el trabajo en laboratorio


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INFORME _ YESO

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