Transcript Propiedades físicas y unidades de medición del cemento portland

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD
AUTÓNOMA DE PUEBLA
FACULTAD DE INGENIERIA.
PROPIEDADES DEL CEMENTO.
ALUMNA:
MUÑOZ BIVIANO PATRICIA
PROPIEDADES FÍSICAS Y
UNIDADES DE MEDICIÓN DEL
CEMENTO PORTLAND
INTRODUCCION
• Definición: Es una sustancia de polvo fino hecha de
argamasa de yeso capaz de formar una pasta blanda al
mezclarse con el agua y que se endurece
espontáneamente en contacto con el aire
• Historia: La utilización de cementos y aglomerantes, se remonta a:
-Egipto, construcción de las pirámides
-Griegos y romanos, utilización de los primeros concretos
Llamado por los romanos “Opus Cementitium”
-En 1724, se busca la cal hidráulica, adicionando arcilla a la mezcla con
cal
-En 1778, el Sr Aspdin realiza ensayos con rocas de la isla de Pórtland
(Inglaterra), es el Padre del cemento Pórtland
-En el Perú: la fabricación del cemento se remonta a 1916 al constituirse la
CIA Peruana de cemento Pórtland, hoy”Cementos Lima”
PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS
Los cementos pertenecen a la clase de materiales denominados
aglomerantes en construcción, el cemento endurece rápidamente y alcanza
resistencias altas; esto gracias a reacciones complicadas de la combinación
cal – sílice. Ej: Análisis químico del cemento:
CaO
63 %
(Cal)
SiO2
20 %
(Sílice)
Al2O3
6%
(Alúmina)
Fe2O3
MgO
3%
1.5 %
(Oxido de Fierro)
(Oxido de Magnesio)
K2O + Na2O
Perdida por calcinación
Residuo insoluble 0.5 %
SO3
1%
2%
(Álcalis)
2%
(Anhídrido Sulfúrico)
CaO Residuo
1%
(Cal libre)
Suma
100%
PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS
Características químicas:
•Módulo fundente
•Compuestos secundarios
•Perdida por calcinación
•Residuo insoluble
Características físicas:
•Superficie específica
•Tiempo de fraguado
•Falso fraguado
•Estabilidad de volumen
•Resistencia mecánica
•Contenido de aire
•Calor de hidratación
Ejemplo: Norma C-150 ASTM
Finura
Superficie
especifica Blaine
3270 cm^2/gr
Estabilidad de
volumen
Expansión de autoclave
0.2%
Tiempo de
fraguado
Prueba Vicat:
Fraguado inicial
2h 48m
Final 3h 55m
Resistencia a la
compresión
3 días: 170kg/cm^2
7 días: 225kg/cm^2
28 días: 265Kg/cm^2
Contenido de
aire
9.0%
FINURA
DEL
CEMENTO
 La finura del cemento influye en el calor de
hidratación.
 Los cementos mas finos experimentan una
reacción mas fuerte con los agregados
reactivos alcalinos, por lo que entre mas
fino sangra menos que uno mas grueso.
 La finura aumenta la cantidad de yeso
requerida para propiciar un efecto
Retardante requerida puesto que existe mas
C3A libre para una hidratación temprana.
NORMAS PARA MODULO DE FINURA
 Podemos observar entonces que la finura es
una propiedad vital del cemento y tiene que
someterse a control cuidadoso:
 La fracción de cemento retenida en un tamiz
de prueba 45 μm.
ASTM Núm. 325
ASTM 430-92.
Para tamaño de abertura del tamiz.
PRUEBA
DEL
TAMIZ
SUPERFICIE ESPECIFICA DEL
CEMENTO. (ley de nurse).
 La superficie especifica puede determinarse
también por el método de permeabilidad.
 El desarrollo de resistencia temprana es
mejor si al menos el 50% - 95% se encuentra
entre 3 y 30μm conducen una resistencia
temprana y una buena resistencia ultima.
MÉTODO DE ABSORCIÓN DEL
NITRÓGENO.
 El área superficial de polvos mas finos que
el cemento portland, tales como el humo de
sílice y ceniza volante, requiere el método de
absorción de gas.
FRAGUADO
DEL
CEMENTO
 El fraguado de l cemento es el paso del
estado plástico al estado solido de la pasta.
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FRAGUADO INICIAL
 Para determinar el fraguado inicial se utiliza
una aguja con un diámetro de 1.13+0.05mm,penetrando de 5+-1 mm de la base.
 Se considera desde el momento en que el
cemento reacciona con el agua.
 Norma ENV 197-1:1992 Describe de 60 min
para cementos de hasta 42.5MPa. Y 45 min.
Para cementos con resistencias mas altas.
 ASTM C 150 – 94 Prescribe un tiempo de 45
min. Usando el aparato de Vicat.
FRAGUADO INICIAL
FRAGUADO FINAL
 Se determina por medio de una aguja similar
adaptada a un aditamento metálico
ahuecado, de forma tal que deje un corte
circular de 5mm de diámetro, colocado
0.5mm atrás de la aguja.
 Penetración de aguja de 0.5mm-+0.1.
FRAGUADO FINAL
CALOR DE HIDRATACIÓN DEL
CEMENTO.
 De acuerdo a las reacciones químicas la
hidratación del cemento es exotérmica y
puede liberarse hasta 500 j/s (120 cal./g).
 Agrietamientos producido por el
enfriamiento interior del concreto.
SANIDAD DEL CEMENTO
 Es en esencia que la pasta de cemento una
vez que ha fraguado no sufra gran cambio en
su volumen, en partículas no debe haber
expansión apreciable.
 Tal expansión puede tener lugar debido a
una hidratación retardada o lenta o a otra
reacción, de algún compuesto presente en el
cemento endurecido como lo son cal libre, la
magnesia libre o el sulfato de calcio.
RESISTENCIA
DEL
CEMENTO.
 La resistencia mecánica del cemento endurecido es





la propiedad del material que posiblemente resulta
mas obvia en cuanto a los requisitos para usos
estructurales.
La resistencia de un mortero o concreto depende de
la cohesión entre partículas.
Los especímenes son probados en cubos de 40 por
40 por 160mm .
Mortero de composición fija arena normal , natural
silícea arena/cemento 3 y agua/cemento es 0.50.
Desmolde después de 24 hrs.
Atmosfera húmeda de 20 grados centígrados.
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
SIMPLE

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

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
El contenido de cemento.
La eficiencia lograda entre el cemento y el suelo.
Características y efectividad de los aditivos usados.
Tipo y cantidad de materia orgánica en la mezcla.
Relación agua/cemento.
Grado de compactación.
Curado.
Precauciones tomadas para evitar el agrietamiento.
Tipo de suelo.
RESISTENCIA A LA FLEXIÓN.
 Se ha observado que la resistencia varia
directamente con la resistencia a la
compresión simple.
 La relación varia entre 1:5 a 1:10 resistencia
a la flexión / resistencia a la compresión.
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MODULO DE RUPTURA
Concretos
 Muestreo y ensaye de concreto hidráulico según norma A.S.T.M. C94, C-143 y C-31.
 Proporcionamiento teórico práctico para concreto hidráulico
 Extracción y prueba de corazones de concreto endurecido, con broca
de 2”, 3” y 4” de diámetro, con 2 diámetros de longitud máxima.
 Extracción de corazones de concreto endurecido, con broca de 2”, 3”
ó 4” de diámetro
 Prueba no destructiva para determinar la resistencia del concreto
endurecido, con esclerómetro (rebote elástico).
 Ensaye a la compresión del block de concreto ó adoquín, según
norma A.S.T.M. C-140 (NMX C-404).
Concretos
 Ensaye de absorción en block de concreto ó adoquín en agua, según
norma A.S.T.M. C-140. (NMX C-404).
 Ensaye a flexión en vigas de concreto hidráulico, según norma NMX
C-156, C-160, C-161 para la determinación del módulo de ruptura
(M.R.).
 Fabricación de probetas de mortero para ensayes a la compresión,
permeabilidad y absorción. (Acabados y/o Estucos).
Suelos
 Ensaye de compactación según norma A.S.T.M. D-1556 en capas de
terracerías, sub-rasante, sub-base, base.
 Determinación del peso volumétrico máximo seco y humedad
óptima, según norma A.S.T.M. D-1157.
 Ensaye completo del material usado en capas de terracería, subrasante, sub-base y base (norma S.C.T.).
 Clasificación de material de acuerdo al grado de dificultad
extracción de carga (norma S.C.T.).
de
 Determinación del ángulo de fricción interna por el método de
densidades relativas (norma S.C.T.).
 Determinación del coeficiente de variación volumétrica
S.C.T.).
(norma
Asfaltos
 Estudio de calidad de los materiales pétreos (incluye granulometría,
forma de la partícula equivalente de arena, desgaste de los ángeles, %
de trituración y límites de Atterberg), según norma S.C.T.
 Determinación de estabilidad, flujo, vacíos, v.a.m. y p.v.m. de la
mezcla en especímenes Marshall (norma S.C.T.).
 Determinación de características y clasificación del cemento
asfáltico (norma S.C.T.).
 Determinación de características y clasificación de los asfaltos
rebajados (norma S.C.T.).
 Prueba de afinidad del material pétreo con los asfaltos
S.C.T.).
(norma
Mecánica de suelos
 Perforación a una profundidad máxima de 3.00 m. con máquina
rotatoria y penetración estándar a cada metro, según norma A.S.T.M.
D-1586 (incluye: perfiles estratigráficos, límites de Atterberg y
capacidad de carga).
 Estudio de mecánica de suelos a cielo abierto. El estudio consiste en:
1. Resultado de las propiedades físicas y mecánicas de la
muestra.
2. Perfil estratigráfico y clasificación del suelo (S.U.C.S.).
3. Croquis de localización.
4. Informe final con recomendaciones para el tipo de
cimentación a utilizar, capacidad de carga admisible,
profundidad de desplante de la cimentación, reporte
fotográfico
Pavimentos
 Obtención y análisis de muestras.
 Recomendación de espesores de la estructura del pavimento.
 Especificaciones y procedimientos constructivos.
AGREGADOS PARA CONCRETO
DETERMINACION DE PROPIEDADES FISICAS DE AGREGADOS (NMX-C-170,
77, 73, 164, 165, 84, 88, 30 )
Pruebas físicas de muestra de grava o arena, incluye: granulometría, peso específico,
absorción,
pesos volumétricos suelto y varillado, materia organica y perdida por lavado.
PRUEBAS MENOS COMUNES EN AGREGADOS
Prueba de abrasión, máquina de los Angeles (NMX-C-196)
Límites de consistencia y contracción líneal (NMX C-416)
Equivalente de arena (NMX C-416)
Coeficiente de forma.
Partículas planas y alargadas ASTM D-4791)
Efecto de materia orgánica (NMX C-88)
Análisis petrograficos (NMX C-265)
Determinación del contenido de sales solubles en agua (cloruros y sulfatos).
Reactividad potencial (Método Químico) NMX-C-271.
Reactividad potencial (Método de las barras de mortero) NMX-C-180.
Intemperismo acelerado (sanidad) NMX-C-75
Determinación de grumos de arcilla y particulas deleznables, NMX-C-71
Determinación de partículas ligeras, NMX-C-72.
Muestreo de agrgados en banco o almacen (NMX C- 030)
ENSAYES AL CONCRETO EN
ESTADO FRESCO
 SERVICIO DE MUESTREO DE CONCRETO FRESCO
DENTRO DEL D.F. (NMX-C-161)
Determinación del revenimiento (NMX C-156)
Determinación del peso unitario (NMX-C-162)
Determinación del contenido de aire (NMX-C-157)
Elaboración de especímenes cilíndricos y prismáticos
(vigas) (NMX C-160)
 DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO NORMAL,
PESADO, LIGERO, SECO
Estudio de propiedades físicas de los agregados
Diseño teórico.
Mezcla de prueba y ajustes prácticos.
Elaboración de cilindros y/o vigas para ser ensayados a la
compresión y flexión a diferentes edades.
Reporte general.
ENSAYES AL CONCRETO EN
ESTADO FRESCO
 EVALUACIÓN DE ADITIVOS QUÍMICOS
PARA USO EN CONCRETO
Determinación del revenimiento
Tiempos de fraguado inicial y final
Contenido de aire.
Reducción de agua.
Resistencia a la compresión.
Resistencia a la flexión.
ENSAYES AL CONCRETO EN
ESTADO FRESCO
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ENSAYES AL CONCRETO EN
ESTADO ENDURECIDO

EXTRACCION Y PRUEBA A LA COMPRESION DE NUCLEOS DE
CONCRETO EN TODA LA REPUBLICA MEXICANA (NMX C-169))

INSTRUMENTACIÓN DE PRUEBAS DE CARGA EN ELEMENTOS
ESTRUCTURALES HORIZONTALES (TRABES Y LOSAS) DE ACUERDO AL
CAPÍTULO XI ART. 239 Y 240 DEL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES
DEL D.D.F.

ENSAYES DIVERSOS EN MUESTRAS DE CONCRETO ENDURECIDO
Estudio petrográfico en muestras de concreto endurecido (ASTM C-856)
Módulo de elasticidad con extensómetro (NMX-C-128).
Módulo de elasticidad con strain-gages (NMX-C-128).
Determinación de la contracción por secado en barras de concreto (NMX C177)
Determinación del coeficiente de deformación diferida (ASTM C-512)
Ensaye a la flexión de vigas de concreto (NMX C-191)
Estudios de fuego (NMX C-405)
Resistencia a la tensión por compresión diametral de cilindros de concreto
(NMX C-163)
Determinación del contenido de cemento en muestras de concreto
endurecido, (NMX-C-154).
ENSAYES AL CONCRETO EN
ESTADO ENDURECIDO
NORMAS PARA EL CONCRETO ENDURECIDO.
PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS
Determinación del índice de rebote utilizando el dispositivo conocido como
esclerómetro (NMX C-192)
Determinación de la velocidad de pulso. Método del ultrasonido (NMX C275)
Determinación del índice y potencial de corrosión del acero de refuerzo
embebido en el concreto utilizando un electrodo de referencia de plata
cloruro de plata. (Ag/AgCl)
Localización del acero de refuerzo en trabes, columnas y losas utilizando
un detector de acero de refuerzo (Pachómetro)
Instrumentación de pruebas de carga en elementos estructurales
horizontales (trabes y losas) de acuerdo al capítulo XI Art. 239 y 240 del
Reglamento de Construcciones del D.D.F.
PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS
CONCLUSIÓN

El cemento es un material importante para el desarrollo de las
diferentes construcciones desde la utilización para fabricación de
una banqueta hasta la construcción de alguna edificación, ya que
puede ser un elemento fabricado en sitio o bien prefabricado debe
de tener el mejor control de calidad dependiendo de las
características que tenga el cemento utilizado hasta las
características que queremos obtener con el elemento fabricado.
Represa en Antamina, cemento
Pórtland tipo II
Complejo habitacional y
comercial, cemento Pórtland
tipo I