Morteros de Asentamiento Con Pigmento

“AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEL MAR DE GRAU”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO

TEMA

Tecnología del cemento

Laboratorio – Pigmentos

Ing. Iván Eugenio Vásquez Alfaro DOCENTE

IV CICLO

ESTUDIANTES

      

Ávila Quipuscoa Diego Florián Tirado Wesley Milachay Torres Daniela Ruiz Ruiz Edwin Miguel Sánchez Alva Cristian Valencia López Héctor Velásquez Narro Billy

Universidad Nacional de Trujillo


PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CEMENTO I.

RESUMEN:

En el presente informe se buscó determinar como afecta las propiedades del mortero la adicion de pigmento, realizando ensayos para mezclas en formas de monocapa y bicapa del mortero de asentamiento con el pigmento, vabe mencionar que la mezcla tuvo una relacion H2O/Cement = 0.6 Y una proporcion Cemento/arena= 1:3, y porcentaje de pigmento de 5% y 15%. Con el cual luego de ser curado al medio ambiento por 7 dias, y comparando con una muestra patron de mortero tradicional, Se conluye que la adicion de pigmento tiene una relacion inversamente proporcional con la Resistencia a la compresion del mortero.

II.

OBJETIVOS: 2.1.

GENERAL: 1. Comparar las propiedades de los morteros de asentamiento tradicionales(proporcion cemento/arena 1:3 y relacion a/c=0.6), con los que se les añadio pigmento, en 5%, 15% y 25% respecto a al mezcla total.

2.2.

ESPECÍFICOS: 2. De acuerdoa la norma ASTM-C130 calcular la resistencia a compresión de las probetas cubica de 50mm de lado de morteros para asentamientos con pigmentos. 3. Observar si presenta alguna diferencia en las propiedades del mortero al añadir el pigmento en monocapa y bicapa. 4. Analizar las variaciones que se producen en las propiedades del hormigón con la adición de pigmentos inorgánicos en polvo.


III.

FUNDAMENTO TEÓRICO: 3.1.

MORTEROS:

Los morteros son mezclas plásticas obtenidas con un aglomerante, arena y agua, que sirven para unir las piedras o ladrillos que integran las obras de fábrica y para revestirlos con enlucidos o revocos. Los morteros se denominan según sea el aglomerante. Así se tienen morteros de yeso, de cal o de cemento. 3.1.1 MORTERO DE CEMENTO: El mortero de cemento es un material de construcción obtenido almezclar arena y agua con cemento, que actúa como conglomerante. El mortero de cemento se desarrolló a mediados del siglo XIX. Los morteros pobres o ásperos son aquellos que tienen poca cantidad de cemento y, por consiguiente, poseen menos adherencia y resultan más difíciles de trabajar. Por otro lado, los morteros que tienen gran cantidad de cemento se retraen y muestran fisuras, además de tener mayor coste. Estos factores hacen necesario buscar una dosificación adecuada. 3.2. CONCRETO ARQUITECTONICO: El término “arquitectónico “significa que el elemento de construcción tiene a la vez un papel estructural y estético. A partir de esto, y de acuerdo con el ACI (American Concrete Institute ) , define al hormigón arquitectónico como: “Aquel que queda expuesto como superficie interior o exterior dentro de una estructura terminada, y constituye en forma determinada a su aspecto visual y esta diseñado especialmente como tal en los planos especificaciones del contrato”. La característica que hace único al hormigón, es que este le agrega belleza. Un elemento que aporta factores diferenciadores muy apreciables es el color. A partir de colores diferentes del natural del hormigón pueden conseguirse resultados muy favorables y estéticamente de gran valor, al quitar la monotonía más importante del hormigón: su color gris verdoso más o menos igual en todos los casos. La coloración del hormigón se logra de maneras diferentes: existen algunas experiencias a partir de la utilización de cementos o arenas coloreadas y otras en las que se consigue por medio de los áridos, provenientes, de manera principal, de las calizas de colores naturales. La técnica de colorear el concreto se desarrollo después de la Segunda Guerra Mundial. Inicialmente, se aplicó en prefabricados y hacia los años 80, comenzó a usarse directamente en obra.


Ventajas de colorear el concreto: Las ventajas del uso del hormigón coloreado son innumerables. Dentro de las más importantes destaca la durabilidad de los colores, ya que los pigmentos son químicamente estables y no cambian significativamente su tono bajo exposiciones ambientales normales, según estudios internacionales y baja costos por metro cuadrado. Ya que es una alternativa económica a los materiales costosos de construcción, tales como la piedra o el azulejo, y representa un ahorro significativo en los costos del ciclo de vida y en los plazos de construcción. Desventajas de colorear el concreto: Existen estudios que revelan que el empleo de pigmentos, debido a su avidez por el agua, presenta algunos interrogantes en cuanto a la durabilidad futura de los hormigones con ellos fabricados. 14 La experiencia de utilización en determinados ambientes no ha sido muy buena. También la estabilidad del color conseguido ha sufrido, el algunos casos, variaciones en el tiempo, produciendo tonos desvaídos y falta de uniformidad. 3.3. PIGMENTOS EN POLVOS PARA COLOREAR CONCRETO: Los pigmentos son finas partículas de polvo, químicamente inertes, insolubles y que dotan de color al material al cual se añaden. Los usados para colorear el hormigón deben ser insolubles, tanto en el agua como en los agregados, ser inertes químicamente con respectos al cemento, a los agregados y a los aditivos; resistentes a la intemperie, estables a la luz y a temperaturas extremas y deben quedar firmemente embebidos, con los finos del cemento cuando endurezca. De manera general y, como complemento a las características que se enuncian en la propia definición de pigmento, a éste hay que pedirle además; gran capacidad de tinte; brillo, luminosidad y tono de color deseado; uniformidad en el tamaño y finura de las partículas que lo componen, garantía en el suministro, fabricación reciente y bajo costo. En algunos países, el uso del hormigón coloreado ha exigido la regulación de la calidad y composición de los pigmentos, así como también, la forma de incorporación a la mezcla. Dentro de esta normativa destaca: ASTM C 979 82 86 “Standard Specification for Pigments for integrally colored concrete”, de Estados Unidos, que cubre los requisitos básicos de los pigmentos en polvo, para ser usados en mezclas de hormigón íntegramente coloreados.


3.3.1.- COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS PIGMENTOS De acuerdo a su composición química, los pigmentos presentan una amplia variedad de colores, los cuales provienen de óxidos de hierro y cromo.

Tabla Nº1. Composición Química de algunos pigmentos más comunes.

En la tabla se aprecia que, a excepción de los colores en cuya composición intervienen el cromo y cobalto, en la composición química de los pigmentos intervienen componentes similares a los presentes en la composición de los cementos. 3.3.2.- CLASES DE PIGMENTOS: NATURALES: Los pigmentos naturales son tierras coloreadas de manera natural por óxidos o hidróxidos metálicos (principalmente hierro). Los más conocidos son los ocres. Hay minas de óxidos de hierro naturales aún en explotación. El óxido de cromo natural no es explotable por su baja concentración. Los únicos pigmentos naturales válidos son los derivados de óxidos de metales y de manera casi exclusiva, los óxidos ferrosos y férricos para la gama de negros, rojos y amarillos, y ocres como combinación de los dos anteriores, el dióxido de titanio para el color blanco y los óxidos naturales de cromo para la obtención del color verde. Únicamente los minerales puros garantizan no afectar la resistencia. ARTIFICIALES: Si bien estos pigmentos tienen el mismo origen mineralógico que los naturales, al ser obtenidos por procesos controlados y estandarizados, tienen la ventaja de otorgar alta pureza (no contienen ningún tipo de carga), elevado brillo y alto poder de coloración (debido a su pequeño tamaño de partícula). 3.3.3. CARACTERISTICAS DE LOS PIGMENTOS: Las principales características físicas que se deben controlar en los pigmentos en polvo son las de tamaño y forma de la partícula, y la absorción de agua. La forma y tamaño de las partículas tiene una importante incidencia en el matiz del color y la uniformidad que puede presentar en el elemento. Las partículas de los pigmentos son diez veces más finas que las del cemento. Los óxidos minerales naturales o sintéticos se muelen con la siguiente finura: • Óxido mineral: 100% molido bajo tamiz 0.080 mm • Óxido sintético: 100% molido bajo tamiz 0.045 mm Esto corresponde a una granulometría comprendida entre 0.01 y 10 , lo que se traduce en una superficie específica Blaine entre 5000 y 20000 cm 2 /gr.


Tabla Nº2. En la tabla se presentan el tamaño medio de las partículas de acuerdo a su color.

La absorción de agua es un índice que se expresa la cantidad de agua fijada por 100 gramos de pigmentos. Tabla Nº3. Absorción de agua.

En la tabla se presenta los porcentajes de absorción de agua para algunos colores de pigmento. Estudios realizados por Bayer para los diferentes colores que ellos producen demuestran que la adición complementaria de agua no tiene mayor relevancia si no se supera el 10 % de pigmento. 3.3.4.- ESTABILIDAD DE LOS PIGMENTOS. La estabilidad de los pigmentos a los parámetros relacionados con las vicisitudes de la intemperie, ha sido comprobada por estudios experimentales realizados en Alemania, España y Colombia. En estos países se ha expuesto a la intemperie en condiciones normales muestras de distintos colores por diversos periodos de tiempo, desde 2 a 25 y más años, realizando evaluaciones periódicas durante todo el tiempo de exposición. Las mediciones experimentales revelan pequeños cambios de color, los que se atribuyen al efecto combinado del cemento y de los depósitos ambientales propios de una zona abierta , los cuales no fueron combinado con el cemento y de los depósitos ambientales propios de una zona abierta, los cuales no fueron removidos por q no se lavaron las muestras durante el tiempo de exposición; a la formación de eflorescencias y a los cambios estructurales superficiales, por ejemplo, cambios en la porosidad superficial por efectos de depósitos en los poros externos. Sin embargo, se aprecia que el lavado recupera en alta medida la colaboración original. Los óxidos en general son los compuestos más estables que existen; de allí la permanencia de los óxidos de hierro y el óxido de cromo a lo largo del tiempo y de los cambios de condiciones. Ambos compuestos presentan una excelente estabilidad a los factores nombrados anteriormente como son la luz ultra violeta, ácido carbónico, cambios fuertes de humedad y a los ácidos y los álcalis.


4.- RELACIÓN AGUA / CEMENTO: El cemento requiere de agua para fraguar y curar. La relación agua /cemento es determinante en la trabajabilidad del hormigón y en la apariencia de la superficie. Esta última puede presentar irregularidades o poros que le dan un color pálido a la superficie cuando existe exceso de agua, lo que disminuye la resistencia del hormigón y aumenta la formación de eflorescencias. La relación agua / cemento, influye en el tono, brillo e intensidad de coloración aumentando la luminosidad conforme lo hace la cantidad de agua. Es indudable que, al tratarse de hormigones estructurales en los que la mayor proporción de agua influye negativamente en la resistencia, el equilibrio entre resistencia pedida y luminosidad en el color debe ser consecuencia de un muy clarificado valor agua / cemento. En la practica se emplean relaciones agua / cemento desde 0.23 hasta 0.55. Para las aplicaciones que se requieran baja trabajabilidad (hay compactaciones a altas presiones) se emplean relaciones bajas. Por el contrario, si se requiere buena trabajabilidad las relaciones agua / cemento son altas.

5- PORCENTAJES DE COLORANTES: El pigmento se agrega en un porcentaje del peso seco del cemento. Mientras mayor es la cantidad que se agrega a la mezcla, mayor es la intensidad del color. No todos los pigmentos permiten una coloración igual. Por ejemplo, dos óxidos de hierro rojos aplicados a la mezcla de hormigón pueden dar dos tonalidades distintas al mantener todas las otras variables constantes. Esto se debe a la pureza y calidad del pigmento, que es lo que determina su poder de coloración y rendimiento. En todos los casos va a existir un punto de saturación, que va a variar también según la calidad del pigmento. Este punto se encuentra dentro de un rango de 5 a 8 % en base al peso seco del cemento. Se recomienda una dosificación entre un 2 y 6 %. Diversos estudios han comprobado la influencia negativa que tienen los pigmentos en la resistencia de los hormigones al agregarse en un porcentaje mayor a un 10%

6. RESISTENCIA A COMPRESIÓN: Este ensayo es el más importante a realizar con una piedra natural, con el hormigón, con los ladrillos, etc. por ser a este esfuerzo como generalmente se les hace trabajar. La resistencia a compresión simple de las piedras que se utilizan como revestimientos o como pavimentos, se determinan sobre formas paralelepipédicas, en lugar de formas cilíndricas, que es lo habitual para determinar la resistencia a compresión simple de cualquier material, como por ejemplo el hormigón. En concreto, se utilizan muestras formadas por 5 probetas cúbicas, que se ensayan. Las bases serán paralelas entre si y perpendiculares al eje de la probeta, alisándose por amolado con una máquina rectificadora. Se rechazarán las probetas que presenten defectos evidentes. La resistencia a la compresión vendrá dada por: 𝜎 = 𝐹/𝐴 Donde: 𝜎 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 (𝑀𝑃𝑎, 𝐾𝑔/𝑐𝑚2) 𝐹 = Carga aplicada. 𝐴 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑠𝑒 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎.


IV.

INSTRUMENTOS, MATERIALES Y EQUIPOS:

Tabla N° 4: Instrumentos y materiales usados en el laboratorio para la toma de datos. INSTRUMENTOS MATERIALES Precisión Nombre Nombre Balanza ± 0.02 g Cemento tipoI - Pacasmayo analítica Moldes cúbicos de madera 5cm de lado Bateas y baldes Marcador Badilejo Franela Pigmento verde

EQUIPOS Marca Nombre ELE Máquina de Traditio ensayo de nal compresión

Precisi ón F: 0.1 KN σ: 0.001 N/mm2


V.

MÉTODO Y ESQUEMA EXPERIMENTAL:

Con todos los materiales, instrumentos y equipos a disposición, los métodos llevados a cabo fueron los siguientes: 1. Limpiamos el área de trabajo, para llevar un manejo de materiales e instrumentos ordenado. 2. Se ensamblaron los moldes de los cubos y se revistió cada uno con cinta para mantenerla fija. Al mismo tiempo se rotularon. 3. Se masó la a rena y el cemento(relacion cemento/arena 1:3) en una balanza, así como el agua necesaria para la relacion a/c de 0.6; estos se mezclaron con el badilejo. 4. Tambien se maso el pigmento en porcentajes de 5% y 15% respect a la masa total. 5. Luego se procedio a realizar la mezcla del cemento, arena, agua y pigmento en el caso de monocapa y en el caso de bicapa solo se mezclo arena, agua y cement y se le añadio encima la cantidad de pigmento formando dos capas 6. Cada mezcla se vertió la en el moldes cúbicos mencionados. 7. En total se obtuvo 4 muestras la cuales eran dos de monocapa y 2 de bicapa. 5. Terminado con todas las relaciones se colocaron los moldes en un lugar adecuado, dejando estos expuestos a un curado húmedo por 7 días. 6. Al sacar las cubos muestras, se ensayaron en una máquina a compresión. Se registró la fuerza y la resistencia a la compresión. 7. Obteniendo asi los datos experimentales necesarios para realizar el presente informe .


VI.

DATOS EXPERIMETALES:

A. PROPIEDADES MECÁNICAS Tabla N° 5: Datos de la resistencia a la compresión registrada, en los morteros.

Monocapas 5% 15%

PIGMENTOS F(KN) R(Mpa) Bicapa 35.1 14.04 5% 26.1 10.45 15%

F(KN) 26.7 21.2

R(Mpa) 10.67 8.47

B. PROPIEDADES FÍSICAS Tabla N° 6: Datos para la mezcla de morteros de asentamientos con pigmentos relación a/c

0.6

relación c/arena

01:03

MONOCAPA porcentaje de pigmento 5% 15%

arena 375 375

masas en g cemento agua 125 75 125 75

pigmento 25 75

BICAPA porcentaje de pigmento 5% 15%

arena 375 375

masas en g cemento agua 125 75 125 75

pigmento 25 75


VII.

ANÁLISIS, RESULTADOS Y DISCUCIÓN:

A. PROPIEDADES MECÁNICAS Luego de obtener resultados en el ensayo de compresión surge la necesidad de dar una explicación sobre si la adición de pigmento en el hormigón afecta su resistencia a compresión, para lo que fue necesario hacer la respective comparacion con la Resistencia obtenida en un mortero tradicional. Para ello usaremos siguiente tabla: Tabla N°07: Resultados de ensayo a resistencia a compresión (MPa) de un mortero de asentamiento tradicional Pacasmayo - tipo I

RESISTENCIA A LA COMPRESION (Mpa) a/c 0.6 c:a 01:03 resistencia Cemento tradicional 10.93

Tabla N°08: Resultados de ensayo a resistencia a compresión (MPa) de un mortero de asentamiento tradicional Pacasmayo - tipo I, al que se le añadio pigmento

Monocapas 5% 15%

PIGMENTOS F(KN) R(Mpa) Bicapa 26.7 10.67 5% 23.2 9.49 15%

F(KN) 26.7 21.2

R(Mpa) 10.37 8.47

Observando ambas tablas se puede verificar y afirmar que al añadir pigmento este afecta de manera negativa la Resistencia a la compresion de los pigmentos. Lo que ocasiona que la estructura soporte una menor cantidad de cargas cuando contiene pigmento, y una mayor cantidad cuando no lo contiene. Tambien podemos darnos cuenta que es mas conveniente añadir el pigmento en forma de monocapa ya que este afecta en menor cantidad la Resistencia a la compression del mortero que al añadirlo en forma de bicapa.

Universidad Nacional de Trujillo COMPARACION AL UTILIZAR EL PIGMENTO EN FORMA DE MONOCAPA Y BICAPA RESPECTO AL COLOR: Hay una mayor apreciacion del color cuando se utiliza el pigmento en forma de bicapa Monocapa: En este caso las particulas del pigmento se mezclaran junto con el cemento, arena y agua, ocasionando una separacion mayor entre ella y por consiguiente el color se tornaria mas palido de lo normal. Bicapa: En este caso como sunombre lo indica se formaran dos capas es decir primero se añadira al molde la mezcla de mortero, arena y agua, luego se añadira el porcentaje de pigmento correspondiente, en este caso el color mantendra un tono normal ya que las particulas no estaraia muy distantes. RESPECTO A LA RESISTENCIA: Hay una mayor Resistencia al utilizer el pigmento en forma de bicapa. Monocapa: En este caso las particulas del pigmento, se mezclaran de manera uniforme con el cemento, arena y agua, afectando en forma level la Resistencia del mortero. Bicapa: En este caso el pigmento formaria una capa, encima de la mezcla del mortero tradicional, con esto afectaria notablemente la Resistencia ya que al no al somenterse a una fuerza notable este seria el primero en ceder, lo cual es logico por que no cuenta con las propiedades del cemento. Tambien se aprecia que conforme se va incrementando el porcentaje de pigmento la Resistencia va cayendo, con esto podemos decir que el porcentaje de pigmento esta relacionado de manera inversa con la Resistencia a la compression. Tambien cabe mencionar que no se obtienen los mismos resultados con todos los colores del pigmento ya que estos cuentan con una composicion diferente en cada color, como se puede observer en la siguiente tabla. Tabla Nº9. Composición Química de algunos pigmentos más comunes.


VIII.

CONCLUSIONES:

1. Se conluye que la adicion de pigmento tiene una relacion inversamente proporcional con la Resistencia a la compresion del mortero. 2. Se concluye que la adicion de pigmentos disminuye los costos, ya que se puede utilizer como sustituto de azulejo, ceramicas, etc

3. Se concluye que el uso de pigmento en forma de monocapa proporciona mayor beneficio en la Resistencia que al utilizarlo en forma de bicapa.

IX.

RECOMENDACIONES:

1. Calibrar los instrumentos antes de realizar una medida, para evitar errores en lectura de los mismos. 2. Tener cuidado con el manejo de las masas para así disminuir el error a lo mínimo. 3. Realizar un proceso doble en simultáneo, da más confiabilidad a los resultados. 4. Cumplir con las normas establecidas a cabalidad, para evitar resultados erróneos y optimizar procedimientos que garanticen confiables resultados. 5. Que el porcentaje de pigmento que se va a añadir se haga con respecto al cemento y no con respecto a la mezcla total. Lo cual esta sustentado en el fundamento teorico.


X.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

10.1.1. LIBROS: - Pasquel, E. (1998). “Tópicos de tecnología del concreto en el Perú” (2 Ed.). Lima – Perú. - Walter, H. (1977). “Manual tecnológico del cemento”. Editores técnicos asociados: Barcelona. - Mamlouk, S. & Zaniewsky P. (2009). “Materiales para ingeniería civil” (2 Ed.). Prentice Hall: Madrid. 10.1.2. ENLACES WEB -

Cuellar R. M. Cemento, Disponible online:

http://cuellarramosmiguel.blogspot.pe/2008/06/cemento_28.html -

Consultado: 10 /11/16 Unidad I. Propiedades físicas y mecánicas pigmentos en el concreto, Disponible online:

https://es.scribd.com/doc/124462371/UNIDAD-I-PROPIEDADESFISICAS-Y-MECANICAS-DEL-CONCRETO-Y-EL-ACERO Consultado:

10/11/16


XI.

ANEXOS

Fig. 1. Molde cúbico de madera usado para hacer los bloques.

Fig. 2. Pigmentos.


Fig. 3. Prueba de resistencia a compresión de las muestras cubicas.

Morteros de Asentamiento Con Pigmento

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