NORMA TÉCNICA PERUANA
NTP 334.094 2009
Comisión de Normalización y de Fiscalización de Barreras Comerciales No Arancelarias - INDECOPI Calle La Prosa 138, San Borja (Lima 41), Apartado 145 Lima, Perú
CEMENTOS. Método normalizado para determinar el cambio de longitud en morteros de cemento Portland expuestos a soluciones sulfatadas CEMENT. Standard Test Method for determining length change of portland-cement mortars exposed to a sulfate solution Esta Norma Técnica Peruana adoptada por el INDECOPI está basada en la Norma ASTM C 1012-2004: Standard Test Method for Length Change of Hydraulic-Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution, Derecho de autor de ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA. Reimpreso por autorización de ASTM International
2009-08-26 2a Edición
R.026-2009/INDECOPI-CNB. R.026-2009/INDECOPI-CNB. Publicada el 2009-09-13 Precio basado en 18 páginas 18 páginas I.C.S.: 91.100.10 ESTA NORMA ES RECOMENDABLE Descriptores: Cementos, método normalizado, cambio de longitud, morteros, cemento Portland, soluciones sulfatadas
ÍNDICE página ÍNDICE
i
PREFACIO
ii
1.
OBJETO
1
2.
REFERENCIAS NORMATIVAS
1
3.
CAMPO DE APLICACIÓN
4
4.
SIGNIFICADO Y USO
4
5.
APARATOS
4
6.
REACTIVOS Y MATERIALES
5
7.
PELIGROS
6
8.
PREPARACIÓN DE MORTERO
6
9.
MOLDES DE PROBETAS
7
10.
PROCEDIEMIENTO
7
11.
CÁLCULO
10
12.
REPORTE
11
13.
PRECISIÓN Y DESVIACIÓN
11
14.
ANTECEDENTE
12
ANEXOS ANEXO A ANEXO B ANEXO C
13 15 17
ii
PREFACIO
A.
RESEÑA HISTÓRICA
A.1 La presente Norma Técnica Peruana ha sido elaborada por el Comité Técnico de Normalización de Cementos, cales y yesos, mediante el Sistema 2 u Ordinario, durante los meses de enero a mayo de 2009, utilizando como antecedente a la norma ASTM C 1012-2004 Standard Test Method for Length Change of HydraulicCement Mortars Exposed to a Sulfate Solution. A.2 El Comité Técnico de Normalización de Cementos, cales y yesos, presentó a la Comisión de Normalización y de Fiscalización de Barreras Comerciales No Arancelarias –CNB-, con fecha 2009-05-22, el PNTP 334.094:2009 , para su revisión y aprobación, siendo sometido a la etapa de Discusión Pública el 2009-06-26. No habiéndose presentado observaciones fue oficializado como Norma Técnica Peruana NTP 334.094:2009 CEMENTOS. Método normalizado para determinar el cambio de longitud en morteros de cemento Portland expuestos a soluciones sulfatadas, 2a Edición, el 13 de setiembre de 2009. A.3 Esta Norma Técnica Peruana fue tomada en su totalidad de la norma ASTM C 1012-2004 y reemplaza a la NTP 334.094:2001 CEMENTOS. Método estándar para cambio de longitud de morteros de cemento Portland expuestos a soluciones sulfatadas. La presente Norma Técnica Peruana presenta cambios editoriales referidos principalmente a terminología empleada propia del idioma español y ha sido estructurada de acuerdo a las Guías Peruanas GP 001:1995 y GP 002:1995.
B. INSTITUCIONES QUE PARTICIPARON EN LA ELABORACIÓN DE LA NORMA TÉCNICA PERUANA Secretaría Presidente Secretaria
Asociación de Productores Cemento - ASOCEM
de
Manuel Gonzáles de la Cotera Scheirmüller - ASOCEM Vanna Guffanti Parra
iii
ENTIDAD
REPRESENTANTE
Cemento Andino S.A.
Víctor Cisneros Ricardo Ramírez Hernán La Jara
Cementos Lima S.A
Rubén Gilvonio César Zanabria
Cementos Pacasmayo S.A.A.
Rosaura Vásquez
Yura S.A
Norma Arenas
Cemento Sur S.A.
Silvino Quispe
Agregados Calcáreos S.A.
Gonzalo Roselló Luis Valdera
ARPL Tecnología Industrial S.A.
Hugo Lazo Lucio Argüelles
ASOCEM
Manuel Gonzáles de la Cotera
Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil
Carlos Barzola Rafael Cachay
Colegio de Ingenieros del Perú Consejo Departamental de Lima
Enrique Rivva
Pontificia Universidad Católica del Perú – Facultad de Ciencias e Ingeniería
Juan Harman I.
SENCICO
Vanna Guffanti
Ministerio de la Producción
Manuel Alvarez Ferdinan Praga
Ministerio de Transportes y Comunicaciones
Jhonny Figueres
CONSULTOR INDEPENDIENTE
Juan Ávalo
CONSULTOR INDEPENDIENTE
Ana Biondi
UNICON S.A.
Aleksey Beresovsky
PREMIX S.A.
Carlos Forero
iv
FIRTH INDUSTRIES PERÚ S.A.
Violeta Noriega
SIKA PERÚ S.A.
Johnny Rosas Patricio Arellano
---oooOooo---
v
NORMA TÉCNICA PERUANA
NTP 334.094 1 de 18
CEMENTOS. Método normalizado para determinar el cambio de longitud en morteros de cemento Portland expuestos a soluciones sulfatadas 1.
OBJETO
Esta de Norma Técnica establece el método para determinar los cambios de longitud de barras de mortero sumergidas en soluciones sulfatadas. Las barras de mortero son elaboradas utilizando los morteros descritos en la NTP 334.051, son curadas hasta alcanzar una resistencia a la compresión 20,0 MPa ± 1,0 MPa (3 000 psi ± 150 psi) medidas en cubos hechos del mismo mortero, antes de la inmersión de las barras.
2.
REFERENCIAS NORMATIVAS
Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de esta de Norma Técnica Peruana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda Norma está sujeta a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos en base a ellas, que analicen la conveniencia de usar las ediciones recientes de las normas citadas seguidamente. El Organismo Peruano de Normalización posee la información de las Normas Técnicas Peruanas en vigencia en todo momento.
2.1
Normas Técnicas Peruanas
2.1.1
NTP 334.051:2006
CEMENTOS. Método para determinar la resistencia a la compresión de morteros de cemento Portland usando especímenes cúbicos de 50 mm de lado
2.1.2
NTP 334.009:2005
CEMENTOS. Cemento Portland. Requisitos
NORMA TÉCNICA PERUANA
NTP 334.094 2 de 18
2.1.3
NTP 334.003:2008
CEMENTOS. Procedimiento para la obtención de pastas y morteros de consistencia plástica por mezcla mecánica
2.1.4
NTP 334.042:2002
CEMENTOS. Métodos para ensayos de resistencia a la flexión y a compresión del mortero plástico
2.1.5
NTP 334.065:2001
CEMENTOS. Método de ensayo para determinar la expansión potencial de los morteros de cemento Portland expuestos a la acción de sulfatos
2.1.6
NTP 334.076:2007
CEMENTOS. Aparato para la determinación de los cambios de longitud de pastas de cementos y morteros fraguados. Requisitos
2.1.7
NTP 334.082:2008
CEMENTOS. Cementos Especificación de Performance
2.1.8
NTP 334.097:2006
CEMENTOS. Arena normalizada. Requisitos
2.1.9
NTP 334.086:2008
CEMENTOS. Método para el análisis químico del cemento
2.1.10
NTP 334.165:2007
CEMENTOS. Método de ensayo normalizado para cambios de longitud de morteros y concretos con cemento Portland endurecido
2.1.11
NTP 334.077:2007
CEMENTOS. Ambientes, gabinetes y tanques de almacenamiento utilizados en los ensayos de cemento y concreto. Requisitos
Portland.
NORMA TÉCNICA PERUANA
NTP 334.094 3 de 18
2.1.12
NTP 334.101:2001
CEMENTOS. Método para la evaluación de la uniformidad de la resistencia de cementos de una misma procedencia
2.2
Normas Técnicas de Asociación
2.2.1
ASTM C 684:1999 (2003)
Standard Test Method for Making, Accelerated Curing, and Testing Concrete Compression Test Specimens
2.2.2
ASTM D1193:2006
Standard Specification for Reagent Water
2.2.3
ASTM E 18:2008b
Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials
2.2.4
ASTM C 917:2005
Standard Test Method for Evaluation of Cement Strength Uniformity From a Single Source
2.2.5
ASTM C 618:2008a
Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete
2.2.6
ASTM C 989:2009
Standard Specification for Slag Cement for Use in Concrete and Mortars
2.2.7
ASTM C597:2002
Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete
2.2.8
ASTM C 215:2008
Standard Test Method for Fundamental Transverse, Longitudinal, and Torsional Frequencies of Concrete Specimens
NORMA TÉCNICA PERUANA
2.2.9
ASTM C349:2008
2.3
OTROS DOCUMENTOS ACI C201-2R-2001
3.
NTP 334.094 4 de 18
Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic-Cement Mortars (Using Portions of Prisms Broken in Flexure)
Guide to Durable Concrete
CAMPO DE APLICACIÓN
Esta de Norma Técnica Peruana se aplica a los morteros, a la evaluación de la resistencia a los sulfatos de morteros elaborados con cemento Portland, adiciones de cemento Portland con puzolanas o escorias y cementos hidráulicos adicionados. El método de ensayo de la NTP 334.065 es recomendable para la evaluación de cemento Portland pero no para los cementos adicionados o adiciones de cemento Portland con puzolanas o escorias.
4.
SIGNIFICADO Y USO
La solución estándar expuesta usada en este método de ensayo, mientras no exista otra directiva, contiene 352 moles de Na 2 So4 por m3 (50 g/L). Otras concentraciones de sulfatos u otros sulfatos como MgSO 4, pueden utilizarse para simular la exposición al medio ambiente de interés. En el Anexo A se presenta una mayor información de éste y otros aspectos técnicos de interés.
5.
APARATOS
5.1
Mezclador, conforme al requerimiento de la NTP 334.003.
5.2 Moldes cúbicos, conforme a los requerimientos del método de ensayo de la NTP 334.051.
NORMA TÉCNICA PERUANA
NTP 334.094 5 de 18
5.3
Moldes para barra, conforme a los requerimientos de la NTP 334.076.
5.4
Comparador de conformidad con lo requerido en la NTP 334.076
5.5 Contenedores: Los contenedores en los cuales se sumergen las barras serán resistentes a la corrosión como el plástico, vidrio o cerámica. Se incluirán dispositivos para soportar las barras de tal modo que ni el fondo ni los lados de la barra descansen contra el contenedor; deberán tener una tapa que selle el recipiente de tal modo que la solución no pueda evaporarse. 5.6 Tanque de curado, conforme a los requisitos de método de ensayo descrito en la NTP 334.077.
6.
REACTIVOS Y MATERIALES
6.1 Pureza de los reactivos: Se pueden utilizar reactivos químicamente puros o, de grado técnico, siempre que se demuestre que éste sea de alta pureza, lo suficiente como para permitir su uso sin pérdida de precisión en la evaluación. Cuando los ensayos son realizados para determinar la aceptación o rechazo, se recomienda utilizar el reactivo químicamente puro, de conformidad con las especificaciones del comité de reactivos analíticos de la sociedad química americana, donde dichas especificaciones están disponibles. 6.2 Pureza del agua: Salvo otras indicaciones las referencias del agua serán entendidas como para producir un reactivo mediano de agua conforme al Tipo IV de las especificaciones ASTM D 1193. 6.3 Sulfato de sodio (Na2 SO4): El contenido en el agua será comprobado mediante el ensayo de pérdida por calcinación, cada vez que se prepara la solución. Se puede utilizar cualquier solución de sulfato de sodio hidratado o anhidro, si el contenido de sales en el agua pueden comprobarse por pérdida por calcinación y efectuarse las correcciones apropiadas para responder a la concentración especificada de sulfato.
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NTP 334.094 6 de 18
6.4 Solución sulfatada: Cada litro de solución contendrá 50,0 g de Na 2SO4, disueltos en 900 mL de agua y será diluida con adición de agua destilada o de-ionizada para obtener 1,0 L de solución. Mezclar la solución un día antes de utilizarla, cubrirla y almacenarla a 23° C ± 2° C . Determinar el pH de la solución antes de ser utilizada; rechazar la solución sí el pH está fuera del rango de 6,0 a 8,0. Mantener la proporción en volumen de la solución del sulfato a la barra del mortero en el contenedor de 4 ± 0,5 volúmenes de solución a un volumen de la barra. Para barras de mortero de 25 x 25 x 285 mm. (Volumen de 178 mL), esto es 625 mL a 800 mL de solución por barra de mortero en el recipiente de almacenamiento. 6.5
MATERIALES
6.5.1 Arena gradada normalizada, de conformidad con la especificación de la NTP 334.097. 6.5.2 Anclajes (Pernos) de acero inoxidable, de conformidad con la especificación de la NTP 334.076.
7.
PELIGROS
Advertencia: Las mezclas frescas del cemento hidráulico son cáusticas y pueden causar quemaduras químicas en los ojos y la piel sobre exposiciones prolongadas.
8.
PREPARACIÓN DE MORTERO
Preparar morteros como se describe en la NTP 334.051, o sea una parte de cemento y 2,75 partes de arena por masa. Usar una relación agua cemento por peso de 0,485 para todos los cementos Portland sin aire incorporado y 0,46 para todos los cementos Portland con aire incorporado. Usar una relación agua cemento para cementos Portland puzolánicos sin aire (IP) y Portland de escoria de altos hornos (IS) de 0,485. Para adiciones de cementos Portland con puzolanas o escorias, usar una relación agua cemento que produzca un flujo dentro de ± 5 % la del mortero de cemento Portland a una relación agua cemento 0,485.
NORMA TÉCNICA PERUANA
9.
NTP 334.094 7 de 18
MOLDES DE LAS PROBETAS
Preparar los moldes de los especimenes de conformidad con lo especificado en la NTP 334.051, excepto que el interior de la superficie del molde será cubierto con un agente liberador. Un agente liberador se puede considerar como aceptable, si no afecta el fraguado del cemento y sin dejar residuos que inhiban la penetración del agua al interior del espécimen. NOTA 1: La cinta TFE - fluorcarbono cumple con los requisitos para los agentes liberadores de moldes.
10.
PROCEDIMIENTO
10.1 Moldeado y curado inicial de especimenes: Moldear las barras de ensayo de conformidad con la NTP 334.165. Moldear los cubos de conformidad con la NTP 334.051, él numero de especímenes a ensayar por cada cemento consistirá en seis barras y por lo menos 21 cubos (Nota 2). Inmediatamente después del moldeado cubrir los moldes con una lámina rígida de acero, vidrio o plástico, sellar la tapa al molde para impermeabilizar y colocar el molde en el tanque de curado en agua a 35 °C ± 3 °C por 23 ½ h ± 30 min , como se indica en el método de ensayo de la NTP 334.077, procedimiento A (método del agua caliente). Colocar los moldes sellados en el tanque de curado con el fondo de las barras tal como fueron vaciadas hacia abajo, o sea en la misma posición relativa en la cual las barras fueron vaciadas. A las 23 ½ h ± 30 min , sacar los moldes del tanque y desmoldar los especímenes. NOTA 2: El número de cubos a ser ensayados consistirá en 21 cuando no se dispone de información histórica acerca de la Velocidad de desarrollo de la resistencia. Cuando se dispone de esta información (como por ejemplo del uso del los procedimientos según la NTP 334.101, justificaría fabricar menos cubos, solamente para confirmar el tiempo en que el mortero alcanza 20,0 MPa ± 1,0 MPa (3000 psi ± 150 psi).
10.2 Curado posterior y preparación para el ensayo : Después del desmolde, almacenar todas las barras y cubos, excepto los 2 cubos que van a ser ensayados en compresión, en el tanque de curado con agua saturada de cal a 23 ºC ± 2 ºC , después de desmoldar. Ensayar los dos cubos de conformidad con la NTP 334.051, después del desmolde cuando los especimenes se han enfriado a la temperatura ambiente con paños húmedos. Si el promedio de resistencias de los cubos es 20 MPa (2 850 psi) o más, medir y registrar las lecturas del comparador de acuerdo con la NTP 334.076 tal como se prescribe
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NTP 334.094 8 de 18
en el capítulo de medida del cambio de longitud y colocar todas las barras en la solución sulfatada. Si no se alcanza los 20 MPa , almacenar los cubos desmoldados y las barras en el tanque de curado y ensayar cubos adicionales. Realizar un pronóstico basado en los ensayos de los dos primeros cubos, sobre cuándo podría alcanzarse los 20 MPa . Verificar la predicción, observar y registrar las lecturas del comparador y colocar todas las barras en la solución sulfatada (Véase la Nota 3). Estas medidas constituyen las lecturas iniciales de longitud. La temperatura de almacenamiento y ensayo será de 23 ºC ± 2 ºC . NOTA 3: Si el valor de la resistencia a las 24 horas es menor de 20 MPa y en el caso que no sea posible realizar ensayos adicionales el mismo día, y que probablemente se pueda alcanzar 21 MPa al día siguiente, ya no sería necesario rehacer la tanda.
10.3 Almacenar las barras de ensayo durante la exposición en la solución de ensayo: Cubrir el recipiente de las barras y la solución de ensayo, sellarlo a fin de prevenir la evaporación del interior, o dilución con agua del exterior (Véase la Nota 4). Las temperaturas de almacenaje y ensayo estarán en 23 ºC ± 2 ºC (Véase Nota 5). NOTA 4: Una cinta adhesiva ha sido considerada como idónea para el sellado del recipiente. NOTA 5: Esta es la misma temperatura y rango de temperaturas que se indican para gabinetes de humedad de la especificación NTP 334.077.
10.4 Mediciones de cambios de longitud: A 1, 2, 3, 4, 8, 13 y 15 semanas después que las barras son colocadas en la solución sulfatada; ensayarlas para cambio de longitud utilizando el comparador de longitudes de conformidad con la NTP 334.076. A las 15 semanas los datos deberán ser revisados. Hacer las siguientes mediciones a un mínimo de 4, 6, 9 y 12 meses. Si en cualquier tiempo la relación de cambio entre lecturas es grande, insertar otras lecturas como sean necesarias para asegurar que los intervalos sean cortos a fin de permitir observar y reportar el comportamiento de las barras. Si se cumple la exposición requerida en el ACI C201-2R-01 Clase 3 se medirán las barras a 4, 6, 9,12, 15 y 18 meses (Nota 6). NOTA 6: El ACI C201-2R-01 requiere un límite de 18 meses para exposición Clase 3.
NORMA TÉCNICA PERUANA
10.4.1
NTP 334.094 9 de 18
Detalles de medición de barras para cambios de longitud :
10.4.1.1 Limpiar el agujero de la base del comparador en el cual se fija el perno inferior (este agujero tiende a colectar agua y arena y deberá ser limpiado después de cada lectura). Leer y registrar la indicación de la longitud de la barra de referencia. Sacar una barra de la inmersión, secar los pines, poner la barra en el comparador, leer y registrar las lecturas del comparador. Retornar la barra a la solución y limpiar el agujero en la base del comparador. Sacar una segunda barra y tratarla de la misma manera. Retornar la segunda barra a la inmersión, registrar la lectura y limpiar el agujero de la base del comparador. Continuar el procedimiento hasta que todas las barras hayan sido leídas, registradas las lecturas y retornadas a la solución, limpiando el agujero de la base del comparador en cada vez. Después de la lectura de la última barra limpiar nuevamente el agujero de la base del comparador. Leer y registrar la indicación de la barra de referencia. 10.4.1.2 Cuando la resistencia requerida del mortero es alcanzada de conformidad con 10.2, almacenar las barras en la solución sulfatada fresca. A lecturas continuas de cambios de longitud, proceder como lo descrito en 10.4.1.1; limpiando el soporte en la base del comparador antes de la lectura de la barra de referencia inicialmente y después de la lectura de cada barra de mortero. Registrar las lecturas de la barra de referencia y la barra de mortero. Leer y registrar la barra de referencia nuevamente después de medir la última barra. Secar sólo alrededor de los anclajes (Pernos) (Nota 7). Retornar cada barra a la solución de sulfato usada después de la lectura. Cuando todas las barras han sido medidas, desechar la solución usada. Enjuague el recipiente una sola vez con agua, eliminando el agua con los desechos. Remplazar el marco de colocación de las barras en el contenedor, llenar el contenedor suficientemente con la nueva solución para sumergir las barras y asegurar la tapa sobre el mismo. NOTA 7: El propósito de secado mínimo de los anclajes (Pernos) y no de las barras es evitar el secado y contracción de las barras. Se ha observado que cuando las barras son secadas ligeramente con un paño seco estas tienden a contraerse. Por lo que el secado deberá ser minimizado.
10.4.2 Control de especimenes después de las mediciones de cambios de longitud: Cuando las barras parezcan tener un comportamiento inusual o cuando el ensayo es parte de una investigación, se determinará además el alabeo de las barras colocándolas sobre una superficie plana de tal manera que la concavidad quede hacia abajo, (Deberá medirse esta concavidad). Anotar las fracturas (Presencia, ubicación, tipo); depósitos superficiales; moteados; exudaciones (naturaleza, espesor, tipo).
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NTP 334.094 10 de 18
Tolerancia en el tiempo: Todas las referencias a tiempo transcurrido 10.5 indicadas en 10.4 se darán con una tolerancia de ± 2 % .
11.
CÁLCULO
11.1
Calcular el cambio de longitud a cualquier edad, como sigue:
L −L L = x i ×100 Lg
Δ
Donde Δ
L Lx
: :
Li
:
Lg
:
Cambio de longitud a la edad x, % Lectura en el comparador del espécimen a la edad x- lectura de la referencia a la edad x. Lectura inicial del espécimen – lectura de la barra de referencia, al mismo tiempo. Longitud nominal del calibre, o 250 mm como sea pertinente (Véase la NTP 334.076).
11.2 Calcular los valores de cambio de longitud para cada barra con aproximación al 0,001 % y el reporte de los promedios al 0,01 % .
TABLA 1 - Máximo Rango de Valores Permisible Número de especimenes restantes 3 4 5 6
Cementos Adicionados
Cementos Portland
0,034 0,037 0,039 0,041
0,010 0,011 0,012 0,012
NORMA TÉCNICA PERUANA
12.
NTP 334.094 11 de 18
REPORTE
12.1 Reportar el tipo de cemento y cuando se usa materiales de adición, su identificación y cantidad. Reportar la lectura inicial de cada barra al tiempo de la inmersión en la solución sulfatada; éste es el valor de base para calcular el cambio de longitud. Reportar los cambios de longitud como porcentaje del valor de base, con aproximación al 0,001 % para las barras individuales y al 0,01 % para los promedios. Comentar sobre la condición visual de las barras al final de los ensayos. Con cada reporte del promedio de los cambios de longitud de las barras a una edad particular, reportar el número de barras (n), la desviación normal y coeficiente de variación del cambio de longitud. Se debe disponer de por lo menos tres barras por cada edad a fin de constituir un ensayo válido a esa edad. Dependiendo de cuántos especímenes restantes hay, el rango máximo permisible de los valores en el cambio de longitud no deberá exceder los valores del cambio de longitud indicados en la Tabla 1. 12.2 Reportar los cambios en el procedimiento reseñado en esta NTP, como por ejemplo la composición de la solución, concentración, temperatura, proporciones del mortero, edad o madurez, que hayan sido convenientes.
13.
PRECISIONES Y DESVIACIÓN
13.1 La precisión de este método de ensayo ha sido evaluada por ensayos interlaboratorios y establecida para variar con el tipo de cemento estudiado hasta que se determine la precisión por separado.
13.1.1 Cementos adicionados: Para un mismo operador la desviación normal ha sido establecida en 0,010 % para expansiones entre 0,04 % y 0,07 % . Luego, los resultados de dos ensayos conducidos por un mismo operador, con un mismo cemento adicionado Tipo IP o IS, no diferirán en más de 0,028 % . Para varios laboratorios la desviación normal ha sido establecida en 0,020 % para expansiones entre 0,04 % y 0,07 %. Luego, los resultados de los ensayos realizados con un mismo cemento adicionado por dos diferentes laboratorios no diferirán en más de 0,056 % .
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NTP 334.094 12 de 18
13.1.2 Cementos Tipo II : Para un mismo operador la desviación normal ha sido establecida en 0,005 % para expansiones entre 0,04 % y 0,07 % . Luego, los resultados de dos ensayos realizados por un mismo operador, con un mismo cemento, no diferirán en más de 0,014 % . Para varios laboratorios la desviación normal ha sido establecida en 0,020 % para expansiones entre 0,04 % y 0,07 % . Luego, los resultados de dos ensayos realizados con un mismo cemento en dos diferentes laboratorios no diferirán en más de 0,056 % . 13.1.3 Cemento Tipo V: Para un mismo operador la desviación normal ha sido establecida en 0,003 % para expansiones en 0,04 % y 0,07 % . Luego los resultados de dos ensayos realizados por un mismo operador, con un mismo cemento, no deferirán en más de 0,009 % . Para varios laboratorios la desviación normal ha sido establecida en 0,010 % para expansiones entre 0,04 % y 0,07 % . Luego, los resultados de dos ensayos realizados con un mismo cemento en dos diferentes laboratorios, no deferirán en más de 0,028 % . 13.2 Desviación: Mientras no sea aceptado un material de referencia adecuado para la determinación de la desviación para los procedimientos en este método de ensayo, la desviación no será establecida.
14.
ANTECEDENTES
14.1
ASTM C1012:2004
Standard Test Method for Length Change of Hydraulic-Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution
14.2
NTP 334.094:2001
CEMENTOS. Método estándar para cambio de longitude de morteros de cementos Portland expuestos a soluciones sulfatadas
NORMA TÉCNICA PERUANA
NTP 334.094 13 de 18
ANEXO A (NORMATIVO)
A1.
Determinación del Contenido de Agua del Sulfato del Sodio
A1.1
APARATOS
A1.1.1
Cápsula de porcelana, 15 mL
A1.1.2
Estufa, con capacidad de mantener un secado a 110 ºC ± 5 ºC
A1.1.3 Desecador con un buen desecante, tal como perclorato de magnesio o alúmina activada. Sulfato de calcio tratada con un indicador de cambio de color que muestra cuando este ha perdido su eficacia y debe ser sustituido A1.1.4 334.086
Balanza como lo descrito en el capítulo 4 del método de ensayo de la NTP
A1.2 Determinación del contenido de agua: Determinar la masa de aproximadamente 1 g de sulfato de sodio en una cápsula de porcelana tarada con aproximación de 0,0001 g . Secar la cápsula y su contenido por 1 ± 0,25 horas en una estufa a una temperatura de 110 ºC ± 5 ºC . Retirar la cápsula y su contenido de la estufa y enfriarlo en el desecador mientras se alcance la temperatura ambiente.(Véase Nota A.1.1) Registrar la masa de la cápsula y el sulfato de sodio después del calentamiento. NOTA A1.1: 15 ó 30 minutos son usualmente suficientes. Un frasco Pyrex pequeño de 50 ml puede ser usado como material de apoyo para las pesadas que se realicen.
NORMA TÉCNICA PERUANA
A1.3
NTP 334.094 14 de 18
Cálculos:
Calcular el contenido de agua del sulfato de sodio con aproximación de 0,1 % como sigue: % WC = (Mi – Mf)x 100 / Mss
(A1.1)
Donde: % WC Mi Mf Mss
: : : :
Contenido de agua, % Masa de sulfato de sodio + cápsula antes del secado, g Masa de sulfato de sodio + cápsula después del secado, g Masa de sulfato de sodio antes del secado, g
Usar el % WC para corregir la masa del sulfato de sodio usado en el apartado 5.4 (Véase Nota A1.2) NOTA A1.2: Ejemplo: El contenido de agua fue determinado a ser 5,0%, entonces, la masa corregida de sulfato de sodio anhidro presente será:
Masa de sulfato de sodio no corregida × (100 − %WC) LLL (A.1.2) ó 100 50 g Na 2SO 4 × H 2O × (100 − 5) = 47,5 g LLL (A.1.3) ó 100 50 g Na 2SO 4 × 100 = 52,6 g Na 2SO 4 × H 2 O LLL (A.1.4) (100 - 5)
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ANEXO B1 (INFORMATIVO)
B1.
Antecedente Técnico
B1.1 Este método de ensayo fue desarrollado para averiguar la conveniencia de un método de ensayo de resistencia a los sulfatos, basado en la medida de los cambios de longitud de prismas moldeados sumergidos en la solución sulfatada. Este procedimiento fue tomado después del establecimiento del método de ensayo ASTM C 452, en el cual el sulfato es adicionado al mortero mientras éste se está mezclando y los prismas almacenados en agua fresca, lo que no fue apropiado para evaluar la resistencia a los sulfatos de cementos adicionados y adiciones de cemento Portland con puzolanas o escorias. B1.2 Este método de ensayo ha sido sometido a dos ensayos inter-laboratorios. El primer programa con 5 cementos (Tipos I, II y V de la norma ASTM C 150 y Tipos IS y IP de la norma ASTM C 595). La solución contenía ambas: sulfato de sodio y sulfato de magnesio, cada una en cantidades de 0,176 mol/L . Se ha publicado un informe utilizando este método ( 1)2. El segundo programa involucró ocho mezclas, utilizando cementos Tipo I y Tipo II con 50 % y 70 % de escorias y cenizas volantes clase F en 25 % y clase C en 35 % (ASTM C 618). Se utilizaron dos soluciones: Una conteniendo 0,303 mol/L de sulfato de sodio y 0,049 % de sulfato de magnesio; la otra conteniendo 0,352 mol/L de sulfato de sodio solamente. B1.3 Este método de ensayo involucra los cambios de longitud de las barras de mortero sumergidas en una solución de sulfato. Las barras de mortero son colocadas en la solución de sulfato, luego que los cubos de mortero compañeros han alcanzado una resistencia a la compresión de 20 MPa ± 1,0 MPa (3 000 psi ± 150 psi). El uso del método ASTM C 452 para cementos adicionados y mezclas de cemento Portland y escorias (Especificación ASTM C 989) o puzolanas (Especificación ASTM C 618) con cemento Portland falló para producir resultados correlacionados con experiencia de campo y laboratorio donde el mortero o concreto desarrollaron alguna madurez previa a la exposición a la solución sulfatada externa ( 2). Mientras que algunos cementos adicionados y algunas mezclas de escorias y puzolanas con cemento Portland fueron sucesivamente utilizadas, donde se necesitaba resistencia a los sulfatos, ellos son ensayados bajo circunstancias que permiten comparaciones basadas sobre resultados obtenidos cuando todas las exposiciones al sulfato, son comparadas con resistencias equivalentes en la 1 2
La experiencia mencionada en este anexo ha sido realizada por ASTM. Los números en negritas entre paréntesis refieren la lista de referencias al final de este método de ensayo.
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práctica, es probable que el concreto será de casi la misma resistencia cuando el ataque del sulfato está actuando sin importar el tipo de medio cementante empleado. Este método de ensayo se aplica asimismo para evaluar los cementos Portland. B1.4 La solución de 0,176 mol/L de cada uno de los dos sulfatos (sodio y magnesio), estudiados en el primer programa inter-laboratorios, es probable que afecten adversamente a los cementos adicionados o cementos adicionados que contengan escorias, debido al ataque del ion magnesio ( 3 y 4 ), este ataque no se relaciona al ataque del sulfato. Por consiguiente esta solución no deberá ser utilizada para evaluar tales sistemas a menos vayan a estar expuestos en servicio al ataque en el cual el ion magnesio (Mg ++) esté presente en cantidades que se aproximen a la solución de prueba (4 200 ppm). B1.5 Este método de ensayo no simula el mecanismo de ataque de sulfato por otras soluciones compuestas de sulfato. Si se desea evaluar el comportamiento debido a la exposición de una solución de sulfato dada, esta solución deberá ser utilizada. B1.6 El usuario entonces puede modificar este método utilizando alguna composición especial de concentración de solución agresiva, otras edades o grado de maduración como base para inicio de la exposición, morteros de diferentes proporciones o medios adicionales de determinar la influencia de la solución agresiva sobre el espécimen. Muchos trabajos fueron hechos utilizando barras de mortero de baja resistencia (alta porosidad) en ensayos inter-laboratorios previos, patrocinados por el Comité C-1 ( 5-7). Un procedimiento en el que la solución de sulfato de sodio es mantenida a una relación constante alcalinidad / acidez propuesta ( 8). Otros métodos para determinar la influencia de la solución agresiva que ha sido utilizada o propuesta, incluye: a) cambios en la velocidad de pulso (Método de Ensayo ASTM C 597); b) cambio en la frecuencia de resonancia (Método de Ensayo ASTM C 215); c) cambio en la resistencia compresiva (Método ASTM C 109 y ASTM C 349); d) cambio en la resistencia a la flexión (Método de ensayo ASTM C 348); e) cambio en la masa; y f) cambio en la dureza (Método de Ensayo ASTM E 18). B1.7 Trabajos reportados por Polivka y Brown ( 9) en 1958 y por Mehta y Polivka en 1975 ( 10) incluyen ensayos de concreto expuestos a una mezcla de solución sulfatada conteniendo 5 % de cada una de las soluciones de sulfato de Sodio y Magnesio. Otros trabajos destacados se citan en las referencias ( 1 al 19) . B1.8 El segundo estudio inter-laboratorios utilizó mezclas de soluciones de sulfato de Sodio y Magnesio y soluciones de Sulfato de Sodio. La precisión de los resultados y la clasificación de los cementos no difieren entre las soluciones. De aquí que simplemente el ensayo utilizando solución de sulfato de Sodio, fue seleccionado para esta NTP.
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ANEXO C REFERENCIAS 1. Rosneri, J. C., Chehovits, J. G., and Wharburton, R. G., 'Sulfate Resistance of Mortars Using Fly Ash as a Partial Replacement for Portland Cement,' Proceedings, Sixth International Conference on Utilization of Fly Ash, Reno, March 1982. 2. Mather, Bryant, 'Laboratory Tests of Portland Blast-Furnace Slag Cements,' Journal of the American Concrete Institute, Proceedings, Vol 54, 1957, pp 205-232. 3. Biczok, 1. Concrete Corrosion, Concrete Protection, Chemical Publishing Company, New York, 1967, p 178. 4. Miller, D. G., and Snyder, C. G., "Report on Comparative Short-Time Tests for Sulfate Resistance of 121 Commercial Cements,' Report of Committee C- 1 - on Cement, Appendix 111, Proceedings, ASTM, Vol 45, 1945, pp 165-194. 5. Wolochow, D., 'Determination of the Sulfate Resistance of Portland Cement,' Report of Committee C-1 on Cement, Appendix, Proceedings, ASTM, Vol 52, 1952, pp. 250-363. 6. Wolochow, D., 'A Lean Mortar Bar Expansion Test for Sulfate Resistance of Portland Cements," Appendix A, Proceedings, ASTM, Vol 52, 1952, pp 264-265. 7. Mather, Katharine, "Tests and Evaluation of Portland and Blended Cements for Resistance to Sulfate Attack,- ASTM STP 663, 1978, pp 74-86. 8. Mehta, P. K., 'Evaluation of Sulfate-Resisting Cements by a New Test Method," Proceedings of the American Concrete Institute, Vol 72, Oct. 1975, pp 573-575. 9. Polivka, M., and Brown, E. H., 'Influence of Various Factors on Sulfate Resistance of Concretes Containing Pozzolan," Proceedings, ASTM, Vol 58, 1958, pp 1077-1 100. 10. Mehta, P. K-, and Polivka, M., 'Sulfate Resistance of Expansive Cement Concretes," American Concrete Inst SP-47, 1975, pp 367-379.
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11. Regourd, M., 'The Action of Sea Water on Cements,' Annales de L'Institut Technique du Batiment et des Travaux Publics, Vol 329, 1975, pp 86-102. 12. Mehta, P. K., and Haynes, H. H., 'Durability of Concrete in Sea Water,' Proceedings of the American Society for Civil Engineers, Vol 101, No. ST 8, 1975, pp 1679-1686. 13. Campus, F., 'Essais de resistance des Mortiers et Betons á la Mer (19341964),- Silicates Industriel, Vol 28, 1963, pp 79-88. 14. Bakker, R., "On the Cause of Increased Resistance of Concrete Made From Blast Furnace Cement to the Alkali Silica Reaction and to Sulfate Corrosion,' (English Translation of doctoral thesis at R~ 1980), Maastricht, 1981, 144 pp. 15. Miller, D. O., and Manson, P. W., 'Tests of 106 Commercial Cements for Sulfate Resistance,' Proceedings, ASTM, Vol 40, 1940, pp 988-1001. 16. Lea, F. M., The Chemistry of Cement and Concrete, Third Edition, Chemical Plublishing Co., Inc., New York, NY, 1970, pp 727. 17. Brown, P. W., 'An Evaluation of the Sulfate Resistance of Cements in a Controlled Environment,' Cement and Concrete Research. Vol 11, 1981, pp 719-727. 18. Patzias, Terry, 'Evaluation of Sulfate Resistance of Hydraulic- Cement Mortars by the ASTM C 1012 Test Method. Concrete Durability, Katharine and Bryant Mather International Conference, American Concrete. Institute SP-100, Vol 2, 1987, pp 2103-2120. 19. Patzias, T., "The Development of ASTM C 1012 with Recommended Acceptance Limits for Sulfate Resistance of Hydraulic Cement," Cement, Concrete, and Aggregates, CCA GDP, Vol 13, No. 1, Summer 1991, pp. 50-57.
