NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 33
MÉTODO PARA DETERMINAR LA FINURA DEL
CEMENTO HIDRÁULICO POR MEDIO DEL APARATO
BLAINE DE PERMEABILIDAD AL AIRE.
OBJETO: este método de ensayo se basa en la determinación de la finura del cemento hidráulico por medio del aparato Blaine de permeabilidad al aire, es decir que tan grueso o fino pueden ser los granos del cemento que se está trabajando, que expresa en términos de superficie específica, como área total en centímetros cuadrados por kilogramo de cemento. Esta norma se ha empleado y puede emplearse para determinar la finura de otros materiales, sin embargo es de anotar que los valores obtienen con respecto a la finura son relativos y no absolutos.
FUENTE: NTC 33
RESUMEN: este método consiste en que por medio del aparato Blaine de permeabilidad al aire consiste en hacer que pase cierta cantidad de aire a través de una capa de cemento de porosidad definida. En donde se determina la velocidad del flujo del aire a través de la capa, del número y tamaño de los poros existentes en mencionada capa.
MARCO TEÓRICO
La finura del cemento es una propiedad muy importante, por lo cual es necesario someterlo a un control cuidadoso, principalmente por parte de sus fabricantes.
Debido a que las partículas del cemento son demasiado pequeñas, no pueden ser separadas por mallas por lo cual el cemento de mido por otro tipo de métodos y parámetros.
Como se mencionaba anteriormente el parámetro de medición de la finura del cemento es el área específica expresada como el área de la superficie total en cm2 por gramo de cemento (o m2 por Kg de cemento). El área especificada en cm2/g significa la cantidad de superficie que un gramo de partículas de cemento puede cubrir. Lo cual nos permite definir que un cemento con área específica mayor será más fino que otro con área específica menor.
El aumento en la finura del cemento tiene los siguientes efectos:
Hidratación temprana: un alto grado de finura eleva la cantidad de yeso requerido para propiciar un efecto retardante adecuado, puesto que en cementos más finos, existe más cantidad de aluminato tricálcico (C3A) libre para una velocidad de hidratación rápida.
Desarrollo rápido de la resistencia a la compresión en el concreto, especialmente a edades mayores o cercanas a los 7 días. Por esta razón, el cemento tipo III (alta y temprana resistencia) es molido más finamente y con mayores proporciones de silicato tricálcico (C3S) y aluminato tricálcico (C3A). El concreto hecho con tipo III tiene a los 3 días una resistencia a la compresión igual a la del tipo I a los 7 días.
Fuente: Laboratorio de Materiales de Construcción Determinación de la finura del cemento portland usando el aparato de permeabilidad al aire de blaine disponible en: http://www.uca.edu.sv/mecanica-estructural/materias/materialesCostruccion/guiasLab/ensayoCemento/DETERMINACION%20DE%20LA%20FINURA%20DEL%20CEMENTO%20PORTLAND.pdf
EQUIPO Y MATERIALES
Aparato Blaine
Consta de las siguientes partes: cámara de permeabilidad, disco perforado, émbolo y manómetro.
FUENTE: NTC 33
Fuente: http://www.ingenieracivil.com/2007_09_01_archive.html
PROCEDIMIENTO
Temperatura del cemento: Es necesario que la muestra a emplear se encuentre a temperatura ambiente en el momento de realizar el ensayo
Cantidad de la muestra: La muestra debe tener la misma masa que la muestra patrón (muestras patrón certificadas, tales como la No. 114 del National Institute of Standards and Technology-NIST.), la cual fue utilizada en la calibración, teniendo en cuenta las excepciones: cuando se vaya a determinar la finura de un cemento tipo 3, u otros cementos finamente molidos, cuyo volumen para esta masa sea tan grande que la presión normal del dedo pulgar no hace que el reborde del émbolo toque el extremo superior de la cámara. La masa de la muestra en este caso, debe ser la necesaria para obtener una capa con porosidad de 0,530 ± 0,005.
En el caso que se pretenda determinar la finura de materiales que sean diferentes al cemento portland puro, o en caso de que para una muestra de cemento portland puro no se logre obtener las porosidades necesarias, es necesario que la masa de la muestra se ajuste de manera que del proceso de compactación se obtenga una capa firme y dura. Es de anotar que en ninguno de los casos debe emplearse una presión mayor que la que se produce con el dedo pulgar para obtener una capa con porosidad adecuada, ni esta presión debe producir un rebote o resalto del embolo fuera del extremo superior de la cámara, cuando se libere esta presión.
FUENTE: NTC 33
PREPARACIÓN DE LA CAPA DE CEMENTO
La capa de cemento para el ensayo debe prepararse atendiendo los siguiente pasos:
Se coloca el disco perforado en el reborde de la cámara de permeabilidad con la cara marcada hacia abajo.
Se pone un disco de papel de filtro sobre el disco metálico y se presiona con una varilla de diámetro ligeramente menor que el diámetro de la cámara.
Se añade cemento que tenga una porosidad de 0,500 ± 0,005 y se dan unos ligeros golpes en sus paredes para que la capa de cemento quede nivelada.
Se coloca un disco de papel de filtro sobre el cemento y se compacta, haciendo bajar el émbolo hasta que su reborde toque el extremo superior de la cámara.
Se saca el émbolo lentamente a una distancia corta, se gira aproximadamente 90°, se baja nuevamente hasta que haga contacto y se saca lentamente. Para cada determinación es necesario utilizar nuevos discos de papel de filtro.
FUENTE: NTC 33
ENSAYO DE PERMEABILIDAD
El ensayo de permeabilidad se debe efectuar atendiendo los siguientes pasos, con la excepción de que sólo es necesaria una determinación del tiempo de flujo para la capa de cemento.
La cámara de permeabilidad se conecta al manómetro, verificando que haya una conexión hermética (Nota 6 - NTC 33 Una pequeña válvula engrasada puede utilizarse como conexión. La eficiencia de esta puede apreciarse al tapar la parte superior de la cámara (después de haber colocado el manómetro), haciendo salir aire parcialmente, de uno de los brazos del mismo y cerrando luego la llave. Un descenso continuo del menisco es indicio de falla en el sistema.) y cuidando que la capa de cemento no se altere.
El aire contenido en el brazo del manómetro que tiene las marcas, se elimina lentamente hasta que el líquido alcance la marca más alta, luego la válvula se cierra herméticamente. Se hace funcionar el cronómetro en el momento en que el menisco del líquido llegue a la segunda marca (la que sigue a la más alta) y se detiene en el momento en que el menisco llegue a la tercera marca. Se registra el intervalo de tiempo observado en segundos y también la temperatura en que se realiza el ensayo en grados Celsius.
Para la calibración del aparato se realizan como mínimo tres determinaciones del tiempo de flujo en cada una de tres capas diferentes de la muestra patrón (Nota 7 - NTC 33 Se puede volver a usar la misma muestra patrón para preparar las capas de cemento, volviéndola a aflojar siempre que se mantenga seca y se hagan los ensayos dentro de las 4 h siguientes a la apertura de la muestra.). Preferiblemente la calibración debe realizarla la misma persona que va a efectuar las determinaciones de finura.
FUENTE: NTC 33
CÁLCULOS
La superficie específica se calcula mediante las siguientes fórmulas:
S = superficie específica de la muestra en ensayo, en cm²/g ó m2/kg
Sp = superficie específica de la muestra patrón, empleada en la calibración del aparato, en cm²/g ó m2/kg
T = intervalo de tiempo observado en el descenso del manómetro para la muestra en ensayo, en s (Nota 9 - NTC 33 Los valores de n , e3 y T se toman de las Tablas 1, 2 y 3, respectivamente.)
Tp = intervalo de tiempo observado para la muestra patrón empleada en la calibración del aparato, en s (Nota 9 - NTC 33 Los valores de n , e3 y T se toman de las Tablas 1, 2 y 3, respectivamente.)
n = viscosidad del aire a la temperatura del ensayo, en mPa.s (véase la Nota 9)
np = viscosidad del aire a la temperatura en que se efectúa la calibración del aparato, en mPa.s (véase la Nota 9)
e = porosidad de la capa de la muestra ensayada (véase la nota 9)
ep = porosidad de la capa de muestra patrón empleada en la calibración del aparato (véase la Nota 9)
d = densidad de la muestra ensayada, en g/cm3
dp = densidad de la muestra patrón empleada en la calibración del aparato, en g/cm3
b = constante, apropiada para la muestra de ensayo (para cemento hidráulico se debe usar un valor de 0,9)
bp = 0,9, constante apropiada para la muestra patrón empleada en la calibración del aparato
Las fórmulas (3) y (4) se deben emplear para cemento Pórtland puro, cuando las porosidades de la muestra en ensayo y de la muestra patrón sean las mismas. En particular, se debe emplear la (3), si las temperaturas de dichas muestras no difieren en más de 3 °C entre sí; y la (4), si ocurre lo contrario.
Las fórmulas (5) y (6) se deben emplear para cemento Pórtland, cuando las porosidades de la muestra en ensayo y de la muestra patrón sean distintas. La (5) se debe utilizar cuando las temperaturas no difieran en más de 3 °C entre sí; y la (6) cuando la diferencia sea mayor.
Las fórmulas (7) y (8) se deben emplear para materiales distintos del cemento hidráulico. La (7) en los casos en que las temperaturas de la muestra en ensayo y la muestra patrón no difieran en más de 3 °C entre sí; y la (8) en caso contrario.
Se recomienda que los valores de "b" sean determinados en mínimo tres muestras del material en cuestión. Se debe ensayar cada muestra empleando cuatro porosidades diferentes sobre un rango de porosidad de mínimo 0,06. Se debe elaborar una gráfica indicando el valor de ( e3 T ) en la abscisa y el de (e) en la ordenada. El valor de porosidad, "b", es el valor de (e), donde una línea recta que pasa por todos los puntos, intersecta el valor de ( e3 T ) igual a cero. Los coeficientes de correlación de las líneas rectas anteriores deben ser mayores de 0,9970. (Véase el anexo A)
Para calcular la superficie específica en m²/kg, se multiplica el valor en cm²/g por el factor 0,1.
Se pueden aproximar los valores en cm²/g a la siguiente decena por ejemplo, 3 447 cm²/g se aproxima a 3 450 cm²/g ó 345 m²/kg.
FUENTE: NTC 33
FUENTE: NTC 33
FUENTE: NTC 33
CONCLUSIONES
Es importante conocer los pasos o procedimientos a seguir para determinar la finura del cemento toda vez que a mayor finura del cemento, mayor rapidez de hidratación del cemento y por lo tanto mayor desarrollo de resistencia.
Es necesario e importante conocer que entre más fino sea el cemento más rápido es el contacto con el agua.
BIBLIOGRAFÍA
Laboratorio de Materiales de Construcción Determinación de la finura del cemento portland usando el aparato de permeabilidad al aire de blaine disponible en: http://www.uca.edu.sv/mecanica-estructural/materias/materialesCostruccion/guiasLab/ensayoCemento/DETERMINACION%20DE%20LA%20FINURA%20DEL%20CEMENTO%20PORTLAND.pdf
Norma técnica Colombiana NTC 33 Método para determinar la finura del cemento hidráulico por medio del aparato blaine de permeabilidad al aire.
Norma INV E-302-07 universidad del Cauca, Instituto Nacional de Vías finura del cemento portland metodo del aparato Blaine disponible en: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-302-07.pdf
