NTC-107

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 107 2006-02-22

CEMENTOS. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA EXPANSIÓN EN AUTOCLAVE DEL CEMENTO PÓRTLAND

E:

STANDARD TEST METHOD FOR AUTOCLAVE EXPANSION OF PORTLAND CEMENT

CORRESPONDENCIA: CORRESPONDENCIA:

esta norma es una adopción idéntica (IDT) por traducción, respecto su documento de referencia, la norma ASTM C151:00 Standard Test Method for Autoclave Expansion of Pórtland Cement, Copyright ASTM International 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19429, USA.

DESCRIPTORES:

cemento; cemento Pórtland; ensayo de expansión.

I.C.S.: 91.100.10 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproducción

Segunda actualización Editada 2006-03-08

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 107 (Segunda actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo del 2006-02-22. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 99 Cementos. CALDESA CEMENTOS ANDINO CEMENTOS DEL VALLE CEMENTOS RIOCLARO

CEMEX COLOMBIA S.A. HOLCIM COLOMBIA S.A. ICPC SIKA COLOMBIA

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ALVARO CANDELA Y CIA ASOCRETO CALCAREOS S.A. CEMENTOS DEL CARIBE S.A. CEMENTOS DEL NARE S.A. CEMENTOS DEL ORIENTE S.A. CEMENTOS PAZ DEL RIO. COLCLINKER S.A. CONCRETOS PREMEZCLADOS

DICEMENTOS. ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA. HILDA MARÍA PÉREZ INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO INSTITUTOTECNOLÓGICO METROPOLITANO TOLCEMENTO UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN


NTC 107 (Segunda actualización)

CEMENTOS. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA EXPANSIÓN EN AUTOCLAVE DEL CEMENTO PÓRTLAND

0.

INTRODUCCIÓN

La NTC 107 es una adopción idéntica (IDT) por traducción de la ASTM C151:2000, con los siguientes cambios editoriales:

1.

-

Se incluyen las referencias a las NTC equivalentes a las normas ASTM referenciadas

-

Se incluyen como básicas las unidades en el Sistema Internacional

OBJETO

Esta norma establece el método de ensayo para determinar la expansión en autoclave de 1.1 pastas de cemento Pórtland endurecido. Los valores se deben regir de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades, 1.2 NTC 1000 (ISO 1000). La presente norma no pretende considerar todos los problemas de seguridad, si los hay, 1.3 asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las prácticas adecuadas de salud y seguridad y determinar la aplicación de las limitaciones regulatorias antes de su uso. Para especificaciones de precaución véase la sección de precauciones de seguridad, numeral 6.

2.

REFERENCIAS NORMATIVAS

Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección). NTC 110, Método para determinar la consistencia normal del cemento hidráulico (ASTM C187). NTC 112, Mezcla mecánica de pastas de cemento hidráulico y morteros de consistencia plástica (ASTM C305). 1



NTC 1000, Metrología. Sistema Internacional de Unidades (ISO 1000). NTC 3512, Cámaras, Cuartos húmedos y Tanques para el almacenamiento de agua, empleados en ensayos de cementos hidráulicos y Concretos (ASTM C511). NTC 3938, Aparatos para la determinación de cambios de longitud en pasta de cemento, mortero y concreto (ASTM C490). NTC 4073, Pesas y equipos de pesaje usados en los ensayos físicos de cementos hidráulicos (ASTM C1005).

3.

IMPORTANCIA Y USO

El ensayo de expansión en autoclave proporciona una medida de la expansión potencial 3.1 en el tiempo del cemento Pórtland, causada por la hidratación del CaO o MgO, o ambos.

4.

APARATOS

4.1

BALANZA Y PESAS

La determinación de la masa de los materiales se debe hacer, c onforme con los requisitos de la NTC 4073 (ASTM C1005).

4.2

PROBETAS GRADUADAS

Con capacidad de 200 ml ó 250 ml, y conformes con los requisitos de la NTC 3938 (ASTM C490).

4.3

MOLDES

De 25,0 mm x 25,0 mm (1,0 pulgadas x 1,0 pulgadas) pulgadas, sección cuadrada, conforme con los requisitos de la NTC 3938 (ASTM C490).

4.4

PALUSTRE

Deben usarse palustres de acero, cuyas paletas tengan de 100 mm a 150 mm (4 pulgadas a 6 pulgadas) de longitud.

4.5

AUTOCLAVE

Está constituido por una cámara de vapor de agua a alta presión, provista de un termopozo que permite introducir un termómetro. El autoclave debe estar equipado con un regulador automático de presión y un disco de rotura con una presión máxima de 2,4 MPa (350 psi) ± 5 %. En lugares donde no se permita el uso del disco de rotura, el autoclave debe estar equipado con una válvula de seguridad. Adicionalmente, El autoclave debe estar equipado con una válvula de desfogue para permitir el escape de aire durante el inicio del periodo de calentamiento y liberar alguna presión de vapor remanente al finalizar el periodo de enfriamiento. El manómetro debe tener una capacidad nominal de 4,1 MPa (600 psi) y un dial de 114 mm (4,5 pulgadas) de diámetro nominal y debe estar graduado de 0 MPa a 4,1 MPa (600 psi) con subdivisiones no mayores de 0,03 MPa (5 psi). El error admisible del manómetro no debe ser mayor de ± 0,02 MPa (± 3 psi) a la presión de trabajo de 2 MPa (295 psi). La capacidad de la unidad de calentamiento debe ser tal que con la carga máxima (agua y especimenes) el vapor saturado en el autoclave pueda alcanzar la presión manométrica de 2 MPa (295 psi) en 45 min. a 75 min. una vez el calentamiento se haya iniciado. El regulador automático de presión debe ser capaz de mantener 2



la presión manométrica por lo menos durante 3 h en 2 MPa ± 0,07 MPa (295 psi ± 10 psi), que corresponda a una temperatura de vapor saturado de 216 °C ± 2 °C (420 °F ± 3 °F). El autoclave se debe diseñar de modo que permita que, una vez suprimida la calefacción, la presión descienda de 2 MPa (295 psi) a menos de 0,07 MPa (10 psi) en un período de 90 min.

4.5.1 Disco de rotura El disco de rotura se debe fabricar con un material que tenga una resistencia a la tracción relativamente insensible a temperaturas en el intervalo de 20 °C a 230 °C (68 °F a 420 °F) y que sea electroquímicamente compatible con el tubo unido a él y a su agarradera.

4.6

COMPARADOR DE LONGITUDES

El comparador usado para medir los cambio de longitud de especimenes debe estar conforme con los requisitos de la NTC 3938 (ASTM C490).

5.

TEMPERATURA Y HUMEDAD

5.1

SITIO DE PREPARACION DE ESPECIMENES

La temperatura ambiente en la sala de trabajo, las herramientas, los materiales secos y el agua de mezclado, y la humedad relativa del sitio de preparación de especimenes, debe ser conforme con los requisitos de la NTC 3938 (ASTM C490).

5.2

CÁMARA O CUARTO HÚMEDO

Se mantiene la temperatura y humedad de la cámara o cuarto húmedo de acuerdo con los requisitos establecidos en la NTC 3512 (ASTM C511).

6.

PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

El manómetro debe tener una capacidad máxima de 4,1 MPa (600 psi). Un manómetro de 6.1 menor o mayor capacidad puede ser riesgoso, dado que para una presión por encima de la presión máxima de trabajo especificada con un manómetro de menor capacidad, la presión puede estar fuera de la escala y con uno de mayor capacidad el arco de movimiento puede ser tan pequeño que no se perciba. El operador debe verificar siempre que la aguja no sobrepase la máxima graduación en la escala de trabajo. Operación apropiada del manómetro de ensayo. Siempre se debe usar el termómetro 6.2 junto con el manómetro, de tal manera forma que se pueda detectar cualquier falla en la operación del manómetro, y para indicar cualquier condición inusual.

6.3

Se mantiene el regulador automático operando adecuadamente en todo momento.

Se fija la válvula de seguridad de manera que libere la presión cuando esté entre un 6 % y 6.4 un 10 % por encima de la máxima especificada en esta norma, que es de aproximadamente 2,1 MPa (305 psi), es decir, aproximadamente 2,3 MPa (330 psi). A menos que el fabricante proporcione instrucciones especificas del mantenimiento de la válvula de seguridad, ésta se ensaya dos veces al año. Puede ensayarse, ya sea empleando un dispositivo para ensayos de presión o mediante el ajuste de los controles automáticos para permitir que el autoclave alcance una presión aproximada de 2,3 MPa (330 psi), a la cual la válvula de seguridad se abrirá o se ajustará para que se abra. Se debe dirigir la descarga de esta válvula lejos de la dirección del operador. 3



NOTA 1 Se pueden presentar combinaciones inesperadas de las condiciones. Por ejemplo, en un caso falló el regulador automático, se atascó la válvula de seguridad, y el manómetro, que aparentemente estaba en cero, pasó la máxima graduación y se detuvo en el lado incorrecto del pasador. Esta condición del manómetro fue finalmente detectada, y la presión, de magnitud desconocida, fue liberada antes de que ocurriera una falla en los aparatos.

Se usan guantes gruesos de cuero (carnaza) para prevenir quemaduras cuando se 6.5 destape el autoclave al terminar el ensayo. No colocar la válvula de desfogue en dirección al operador. Cuando se retire la tapa del autoclave, inclinarlo de manera que cualquier vapor que se escape por debajo de la tapa pueda descargarse lejos del operador. Se debe tener cuidado para evitar quemaduras por cualquier líquido que haya sido usado en la cámara del autoclave. El operador debe recordar que las agujas de muchos manómetros de autoclaves en 6.6 servicio regresan a su posición inicial cuando la presión comienza a disminuir, sin que esto signifique que ya se ha llegado a la presión cero en el autoclave; posiblemente aun existe una presión peligrosa considerable.

7.

NÚMERO DE ESPECÍMENES

7.1

Se prepara por lo menos un espécimen de ensayo.

8.

PREPARACIÓN DE LOS MOLDES

La preparación de los moldes se realiza de acuerdo con los requisitos establecidos en la 8.1 NTC 3938 (ASTM C490), excepto los moldes que no necesiten ser sellados.

9.

PREPARACIÓN DE LOS ESPECIMENES DE ENSAYO

9.1

MEZCLA DE LA PASTA DE CEMENTO

Se mezclan 650 g de cemento y agua suficiente para obtener una pasta de consistencia normal de acuerdo con el procedimiento descrito en la NTC 110 (ASTM C187). Se realiza la mezcla siguiendo lo establecido en la NTC 112 (ASTM C305). Al mismo tiempo pueden utilizarse de la misma bachada, los especímenes empleados para determinar el tiempo de fraguado y para la expansión en autoclave. Si la pasta que va a ser usada en el ensayo de tiempo de fraguado corresponde a la empleada en el ensayo de consistencia normal, entonces el espécimen para el ensayo en autoclave se puede preparar inmediatamente a partir del residuo de la pasta de esta bachada.

9.2

LLENADO DE LOS MOLDES

Inmediatamente después de la preparación de los especímenes para el tiempo de fraguado, o de finalizar la mezcla, se colocan dos capas aproximadamente iguales, compactando cada capa con los dedos pulgares o índices y presionando la pasta en las esquinas, alrededor de los topes de medida y a lo largo de la superficie del molde, hasta obtener una compactación homogénea del espécimen. Se compacta la capa superior, se retira la pasta sobrante pasando un palustre de bordes finos a ras del molde y por último, se pule la superficie dándole golpes suaves con el palustre. Durante las operaciones de mezcla y moldeado, se deben proteger las manos con guantes de caucho.

4

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 9.3


ALMACENAMIENTO DE LOS ESPECIMENES DE ENSAYO

Inmediatamente después de que termina el llenado del molde, éste se coloca en la cámara o cuarto húmedo donde debe permanecer por lo menos 20 h; si los especímenes se retiran de los moldes antes de las 24 h, deben colocarse nuevamente en la cámara o cuarto húmedo hasta el momento del ensayo.

10.

PROCEDIMIENTO

10.1 A las 24 h ± 30 min. después del llenado de los moldes, se retiran los especimenes de la cámara o cuarto húmedo e inmediatamente se les mide su longitud con el comparador de longitudes, se colocan luego en el autoclave a temperatura ambiente, de manera que todos sus lados queden expuestos a la acción del vapor. El autoclave debe contener suficiente agua, a una temperatura inicial entre 20 °C a 28 °C (68 °F a 82 °F) para mantener una atmósfera de vapor saturado durante todo el ensayo. Generalmente el agua debe ocupar del 7 % al 10 % del volumen del autoclave. 10.2 Con el fin de evacuar el aire del autoclave al iniciar su calentamiento, la válvula de desfogue debe permanecer abierta hasta que comience a salir vapor (véase la sección de precauciones de seguridad, numeral 6). Se cierra la válvula y se incrementa la temperatura del autoclave de tal forma que se obtenga la presión de ensayo 2 MPa (295 psi) entre los 45 min. y 75 min. siguientes al momento en que se inició la calefacción. Durante las 3 h siguientes, la presión se mantiene en 2 MPa ± 0,07 MPa (295 psi ± 10 psi). Al terminar el período de 3 h se suprime la calefacción y se enfría el autoclave de manera que al cabo de 90 min la presión manométrica sea inferior a 0,07 MPa (10 psi). La presión residual se elimina lentamente dejando escapar el vapor poco a poco por la válvula de desfogue, hasta alcanzar la presión atmosférica. Se abre luego el autoclave y se colocan inmediatamente los especimenes de ensayo en agua a una temperatura mayor de 90 °C. (194 °F). Se enfría de manera uniforme el agua que rodea las barras, con la adición de agua fría, de modo que ésta descienda a 23 °C (74 °F) en 15 min. Se mantiene esta temperatura por un período adicional de 15 min, al cabo del cual se retiran los especímenes, se secan superficialmente y se mide nuevamente su longitud entre los extremos libres de los topes de medida, con el comparador de longitudes. 11.

CÁLCULOS

11.1 Se calcula el cambio de longitud del espécimen restando la lectura del comparador de longitudes antes del ensayo en el autoclave, a la lectura después del ensayo en el autoclave, el cual se expresa en porcentaje de la longitud efectiva con aproximación de 0,01 %. Se registra el porcentaje de incremento de longitud como la expansión en autoclave. En caso de que exista contracción, el resultado se indica por un signo negativo del valor del porcentaje. 12.

PRECISIÓN Y SESGO

12.1

PRECISIÓN

La desviación estándar para un mismo operador (entre laboratorios) ha sido hallada en 0,024 % para el rango de expansión entre 0,11 % a 0,94 %. Por lo tanto, los resultados de dos ensayos conducidos por el mismo operador para expansiones similares no puede diferir uno del otro en mas de 0,07 %. La desviación estándar entre laboratorios ha sido hallada en 0,030 % para el rango de expansión entre 0,11 % a 0,94 %. Por lo tanto, los resultados de dos ensayos conducidos por dos diferentes laboratorios para expansiones similares no puede diferir uno del otro en mas de 0,09 %. 5

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 12.2


SESGO

Hasta que no exista un material de referencia aceptado y disponible para la determinación del sesgo, este no se determinará.

13.

DESCRIPTORES

13.1 Autoclave; expansión autoclave; expansión; cemento Pórtland. DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard Test Method for Autoclave Expansion of Portland Cement. Philadelphia: ASTM, 2000, 3 p. (ASTM C151).

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NTC-107

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