FACULTAD DE INGENIERIA. BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE INGENIERIA. PROPIEDADES DEL CEMENTO. ALUMNA: MUÑOZ BIVIANO PATRICIA

Propiedades físicas y unidades de medición del cemento portland

Historia: La utilización de cementos y aglomerantes, se remonta a: 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 3 % (Oxido de Fierro) MgO 1.5 % (Oxido de Magnesio) K2O + Na2O 1 % (Álcalis) Perdida por calcinación 2 % Residuo insoluble 0.5 % SO3 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 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% Características físicas: Superficie específica Tiempo de fraguado Falso fraguado Estabilidad de volumen Resistencia mecánica Contenido de aire Calor de hidratación

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.

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 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.

MODULO DE RUPTURA

Concretos Muestreo y ensaye de concreto hidráulico según norma A.S.T.M. C-94, 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, sub-rasante, sub-base y base (norma S.C.T.). Clasificación de material de acuerdo al grado de dificultad de extracción de carga (norma S.C.T.). Determinación del ángulo de fricción interna por el método de densidades relativas (norma S.C.T.). Determinación del coeficiente de variación volumétrica (norma S.C.T.).

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 (norma S.C.T.).

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: Resultado de las propiedades físicas y mecánicas de la muestra. Perfil estratigráfico y clasificación del suelo (S.U.C.S.). Croquis de localización. 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

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 C- 177)  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 C-275) 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.

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