DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO PORTLAND PORTL AND TIPO 1
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC-118 DEL 28 DE OCTUBRE DE 1998 Ingeniera civil y arquitectura. Cementos. Método de ensayo para la determinación del tiempo de fraguado del cemento hidráulico mediante el aparato de vida. Esta norma establece el método de ensayo para determinar el tiempo de fraguado del cemento hidráulico mediante el aparato de vida.
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC-110 DEL 17 DE JULIO DE 19991 Ingeniera civil y arquitectura. Cementos. Método para determinar la consistencia normal del cemento hidráulico. Esta norma establece el método de ensayos para determinar la consistencia normal del cemento hidráulico mediante el aparato de vida.
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC-112 DEL 23 DE AGOSTO DE 1995 Ingeniera civil y arquitectura. Mezcla mecánica de pasta de cemento hidráulico y morteros de consistencia plástica. Esta norma establece el método para efectuar la mezcla mecánica de pastas de cemento y morteros de consistencia plástica. MARCO TEÓRICO
Para determinar el principio y final de fraguado del cemento, es necesario determinar primeramente el contenido de agua que la pasta necesita para producir una pasta normal, es decir el contenido de agua que el cemento necesita para adquirir una “consistencia normal”. La consistencia normal es un estado de fluidez alcanzado por la pasta del cemento que tiene una propiedad óptima de hidratación. Se expresa como un porcentaje en peso o volumen de agua con relación al peso seco del cemento. De esto se sabe que al agregar agua al cemento se produce el aumento de la fluidez. La pasta es la mezcla del cemento más agua, sus componentes fundamentales son:
El gel de cemento que es el producto resultante de la reacción química hidratante del cemento
Los poros que son los espacios vacíos que se forman dentro de la masa del concreto El cemento hidratado que es la combinación del cemento con el gua Los cristales que son elementos cuya presencia se muestra en todo concreto y es formado por los cristales de hidróxido de calcio
El fraguado consiste en el proceso de solidificación y pérdida de la plasticidad inicial que tiene lugar en el hormigón, mortero, cemento, etc. que se da por la desecación y cristalización. Cuando el cemento y el agua entran en contacto, se inicia una reacción química exotérmica que determina el endurecimiento de la mezcla pero este endurecimiento no es inmediato, va aumentando conforme al tiempo, al hacer esta mezcla se forma una pasta en estado plástico, en el cual la pasta de cemento es trabajable y moldeable. Después de un tiempo la pasta empieza a adquirir rigidez. Dentro de este proceso se presenta un momento en el que la mezcla pierde considerablemente su plasticidad y se vuelve difícil de manejar; este estado se denomina el fraguado inicial, este estado no es más que el momento en donde la pasta pierde viscosidad y eleva su temperatura e indica que la pasta esta semidura y parcialmente hidratada. A mediad que se produce el endurecimiento normal de la pasta, se presenta un nuevo estado en el que la consistencia ha alcanzado un valor muy apreciable y se le denomina el fraguado final, este estado no es más que el momento donde esta pasta deja de ser deformable con cargas relativamente pequeñas es decir que se vuelve rígida y llega al mínimo de temperatura lo que indica que el cemento se encuentra aún más hidratado aunque no totalmente y la pasta ya esta dura, a partir de este momento empieza el proceso de endurecimiento y la pasta ya fraguada va adquiriendo poco a poco resistencia. Se puede definir entonces como tiempo de fraguado de una mezcal, el tiempo necesario para que esta pase del estado fluido al sólido, es decir en términos prácticos el fraguado no es más que el proceso de endurecimiento, hay que aclara la diferencia entre estos dos ya que el endurecimiento se refiere a la resistencia de la pasta fraguada. IDENTIFICACIÓN DE LA MUESTRA
La muestra utilizada para este laboratorio fue un cemento Boyacá tipo 1
PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
Después de las explicaciones del profesor con respecto a la práctica procedimos a tomar los datos de la hora de inicio 9 y 40 de la mañana , la temperatura 20.2 °C y la humedad relativa en el laboratorio del 59%, después de tener estos datos procedimos a obtener la proporción de agua cemento para tener una consistencia normal, por las especificaciones del laboratorista, empezamos tomando una muestra de 650g de cemento Boyacá tipo 1 (Imagen 1) y 188.4g de agua (Imagen 2), para los cuales se cumple que el porcentaje de agua cemento es del 0.29%.
Imagen 1.
Imagen 2.
Por las especificaciones de la norma técnica colombiana para la mezcla mecánica de pasta de cemento y morteros de consistencia plástica, NTC-112, procedimos a verter toda el agua en el recipiente de la mezcladora y a continuación vertimos los 650g de cemento y colocamos el recipiente en la mezcladora esperando así los 30 segundos desde que el agua hace contacto con el cemento para que este absorba el agua, al cabo de este tiempo se procede a hacer la mezcla con una velocidad lenta de 140 rev/min. Durante 30 segundos, después de esto se detiene la mezcladora durante 15 segundos para limpiar el cemento adherido a las paredes del recipiente y a la paleta de movimiento seguido de estos 15 segundo se vuelve a poner a trabajar la mezcladora con una velocidad rápida de 285 rev/ min durante 60 segundos (Imagen 3).
Imagen 3.
Después de tener la pasta de cemento lista procedimos a verter la pasta en el molde según la norma técnica colombiana para la determinación de la consistencia normal del cemento hidráulico NTC-110, por ello se procedió a sacar toda la mezcla del recipiente y empezar a hacer una especie de esfera con ella con los guantes de goma y lanzarla de una mano a otra, este proceso de lanzado se hace seis veces para obtener mejor la forma esférica (Imagen 4), después de esto ya con la esfera de cemento en nuestras manos cogemos el molde cónico con unos especificaciones dadas por la norma y empezamos hacer presión con él a la esfera de cemento, haciendo por la parte ancha del molde cónico, con una parte del cemento dentro del molde se procede a colocarlo por la parte de la base mayor en una superficie planta no absorbente que en nuestro caso es una lámina de vidrio y se procede por la parte de la base menor a retirar el material sobrante de la pasta de cemento y se suaviza la superficie de la pasta teniendo cuidado en no hacer presión sobre esta (Imagen 5).
Imagen 4.
Imagen 5.
Inmediatamente se procede a hacer la prueba de consistencia con el aparato de vida, se lleva la muestra en el molde al aparato y se sitúa el embolo haciendo contacto con la superficie de nuestro cemento cuando tengamos este se aprieta el tornillo para que quede fijo en este sitio y se procede a asignar el cero en la tabla de medidas del aparato cuando este todo listo, soltamos el tornillo para que el embolo se desplace en caída libre durante 30 segundos y se toma la lectura de la penetración del embolo en nuestra pasta de cemento, que en nuestro caso fue de 9 mm, inmediatamente después de esto y como lo dice la norma técnica colombiana paran la determinación del tiempo de fraguado del cemento hidráulico NTC- 118, la mezcla previamente hecha puede ser utilizado para ese ensayo, de aquí se procede a tapar la mezcla con una cacerola en nuestro caso durante 30 minutos con el objeto de mantener constante la temperatura y humedad de la mezcla, después de estos 30 minutos se hace la toma del primer dato con el aparato de vida haciendo lo mismo que en el ensayo de consistencia pero esta
vez se reemplaza el embolo por una aguja y se deja caer exactamente igual durante 30 segundos, y ahí se toma la primera medida de penetración, este proceso fue repetido después de dos horas y desde esa se hace cada 15 minutos una toma de datos para así poder calcular los tiempos de fraguado inicial y final (tabla 1). lectura 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
hora penetración tiempo (min) 10:10 40 10:25 40 10:40 40 10:55 40 11:10 40 11:25 40 11:40 40 11:55 35 12:10 34 12:25 33 12:40 29 12:55 27 13:10 25 13:25 17 13:40 3 13:55 0 Tabla 1
30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255
CÁLCULOS
Para la proporción aguan cemento:
⁄
ANÁLISIS DE DATOS
Según los cálculos que obtuvimos en el laboratorio y por observaciones que nos dio el laboratorista, el porcentaje de agua cemento que se debe utilizar para el cemento Boyacá tipo uno es del 29% para así poder tener una pasta de consistencia normal que lo ratificamos con las pruebas en el aparato de vicat las cuales nos demostraron que le la medida de penetración de 9mm está dentro del rango de 10mm ± 1 mm, con temperatura y humedad estables para el cumplimiento de la norma NTC-110.
Para la determinación del tiempo de fraguado se cumplieron las normas de temperatura y humedad de la NTC-118, en la que se estipula que cunado la pasta de cemento tenga una penetraciones 25mm, indicara el fraguado inicial lo que en nuestro caso fue en el minuto 210 de haber iniciado el proceso, y obtuvimos un fraguado inicial cuando la aguja del aparato de vicat no mostro a la vista una penetración y fue a los 255 minutos.
CONCLUSIONES
Pudimos deducir la cantidad de agua necesaria para hacer la correcta hidratación del cemento Boyacá tipo 1 que fue del 29%.
Determinamos por medio del aparato de vicat el tiempo de fraguado inicial y el fraguado final del cemento Boyacá tipo 1
Se dieron a conocer los pases necesarios para realizar una mezcla mecánica de cemento
