Resistencia A La Tracción en Morteros de Cemento Hidráulico

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

ENSAYO #7: RESISTENCIA A LA TRACCIÓN EN MORTEROS DE CEMENTO HIDRÁULICO. OBJETIVO:  Determinar la Resistencia a la Tensión en Morteros de Cemento Hidráulico utilizando especímenes de Briquetas. NORMAS DE REFERENCIA: AASHTO T 132 – 87 (04) ASTM C 187 – 98 ASTM C 305 - 99 ASTM C 778 - 02 EQUIPO A UTILIZAR:  Máquina de Pruebas de Tracción.  Cuarto Húmedo.  Molde Metálico.  Aparato de Vicat.  Tamices #20 y #30.  Arena Estándar Ottawa pase #20 y retenido #30.  Balanzas con capacidad de 2000 gr, con precisión de 0.1 gr.  Probeta 250 ml.  Espátulas.  Cucharones Metálicos.  Pailas Metálicas. TEORÍA: Para que el Cemento tenga un valor como agente cementante en el Concreto, debe tener la habilidad de producir Resistencia. Sabemos que el Concreto en la mayoría de los casos se ve sometido a esfuerzos compresivos, pero en algunos casos se ve la necesidad de trabajar a tracción, por lo que se requiere que determinemos la Resistencia a la Tracción como a la Compresión y así establecer la calidad cementante que ofrece dicho Cemento para ambos casos. Se justifica la prueba de Resistencia a la Tracción en Morteros debido a que ofrece las siguientes ventajas:  Se considera que esta prueba es hasta cierto punto, un índice de la Prueba de Compresión.  Los resultados son más exactos que los de la Prueba de Compresión.

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El aparato de Prueba es más sencillo y menos costoso que el de la Prueba a Compresión. Los moldes son de metal no atacable por el Mortero, el espesor en la línea de ruptura deberá ser de 1” (en cualquiera de sus lados), o sea que el área de aplicación de la carga será de 1 pul2.

La forma y dimensiones de los especímenes están establecidas en la norma y la forma peculiar de ellos se debe a que:  Podamos tirar de sus extremos.  Tengan una sección reducida para provocar la falla.

PROCEDIMIENTO: 1. Proporción y Consistencia del Mortero Las proporciones del Mortero deben ser 1 parte de Cemento por 3 partes de Arena Estándar Ottawa por peso. Las cantidades de materiales secos que se mezclarán al mismo tiempo en el lote de Mortero no serán menos de 1000 gr ni más de 1200 gr para hacer 6 Briquetas y no menos de 1500 gr ni más de 1800 gr para hacer 9 Briquetas. Solo se elaboraran 3 Briquetas de prueba.

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El porcentaje de agua utilizada en el Mortero estándar dependerá del porcentaje de agua requerido para producir una pasta de Cemento de consistencia normal de la misma muestra de cemento.1 Determinar el porcentaje de agua requerido para producir una pasta de Cemento de consistencia normal en de acuerdo con el Método de prueba ASTM C 187 - 98.2 2. Tamizar la Arena Estándar Ottawa y obtener la cantidad de muestra requerida que pase por el Tamiz #20 y se retenga en el Tamiz #30. 3. Pesar el Cemento y el Agua requeridos para elaborar el Mortero. 4. Mezclado del Mortero Después de pesar los materiales, se colocan sobre una placa lisa y no absorbente; cuidadosamente se mezclan arena y cemento y se forma un cono, luego se le abre un cráter en el centro, dentro de éste se vierte la cantidad de agua determinada y con ayuda de un cucharon se va pasando el material seco dentro del cráter, empleando en esta operación 30 segundos. Durante los próximos 30 segundos y mientras se permite la absorción de agua, se van cubriendo con Mortero seco las manchas de humedad que van apareciendo por evaporación y facilitar la absorción completa. Luego se termina la operación, mezclando durante 90 segundos en forma continua y vigorosa. Durante esta operación, el operador debe usar guantes de hule. 5. Llenado del Molde Antes de proceder a llenar el molde, se lubrica y se coloca sobre una placa de vidrio o metal sin lubricar. Terminada la operación de mezclado, se llena el molde con el Mortero, teniendo cuidado de no compactarlo y en tal forma que sobresalga por encima de los bordes del molde. Luego el Mortero se debe presionar 12 veces con los pulgares en cada Briqueta en puntos distribuidos sobre la totalidad de la superficie de la muestra. La fuerza aplicada por los pulgares debe estar comprendida entre 7 y 9 kg (15 a 20 lbf) y no debe durar más tiempo que el necesario para obtenerla. Luego se vierte más Mortero sobre la superficie de la muestra, se enrasa y alisa con la espátula. Al alisar la superficie, no se debe ejercer una fuerza mayor de 2 kg (4 lbf) ni deslizarlo más veces de las necesarias. Luego se coloca en la cara inferior del molde, una placa de vidrio o metal previamente lubricada. Luego, con ayuda de las manos, se hacen girar el molde y las placas, alrededor de su eje longitudinal y se deja descansar sobre la placa que ha sido lubricada. Se retira la placa superior y sobre la superficie de la muestra se hacen las mismas operaciones de sobrellenado, presión con los pulgares y alisado, hechas a la otra superficie. No se debe compactar la muestra con pisones.

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El mezclado de la Pasta de Cemento debe realizarse según la Norma ASTM C 305 – 99. ASTM C 187-98 Método Estándar de Prueba para Determinar la Consistencia Normal del Cemento Hidráulico. (prueba de Vicat) 2

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6. Almacenamiento de la Muestra Terminada la operación de llenado, el conjunto formado por las muestras, el molde y la placa, se lleva a la cámara húmeda durante 20 o 24 horas, con las caras superiores de las muestras expuestas al aire húmedo y protegidas contra la eventual caída de gotas. Si las muestras se retiran antes de las 24 horas, permanecerán en la cámara hasta que se complete este tiempo. Si las muestras no van a ser ensayadas a las 24 horas, deberán sumergirse en agua limpia, dentro de los tanques construidos para tal fin. El agua del tanque deberá renovarse frecuentemente, para que siempre esté limpia. 7. Determinación del Esfuerzo Tensil Las muestras que se van a ensayar a las 24 horas, se sacarán de la cámara e inmediatamente se pasan a la máquina de prueba. Si se sacan varias muestras, se deben cubrir con una toalla húmeda hasta el momento de pasar a la máquina de prueba. En el caso de que las muestras se encuentren en el tanque, se sacarán una a una y se llevarán a la máquina de prueba. Si es necesario demorar la prueba, después de haber sacado la muestra del tanque, se deberá sumergir en agua a temperatura de 23° ± 1.7°c hasta el momento del ensayo. Las superficies de las muestras se deben secar y retirar los granos de arena desprendidos. Pruebe las muestras inmediatamente después de su extracción del cuarto húmedo en el caso de muestras de 24 h, y de almacenamiento de agua en el caso de todas las demás muestras. Todas las muestras de prueba para una edad de prueba dada se romperán dentro de la tolerancia permisible prescrita de la siguiente manera: Edad de la Muestra Tiempo Permisible Máximo para ser Probadas 24 horas 30 minutos 3 días 1 hora 7 días 3 horas 28 días 12 horas Las superficies de las agarraderas que van a estar en contacto con la muestra, deben conservarse limpias. Los rodillos de apoyo, deben aceitarse y mantenerse en tal forma que puedan girar libremente. Los soportes de las agarraderas deben estar libres de residuos y los pivotes deben tener un ajuste correcto para que las agarraderas puedan girar libremente. Las muestras se centrarán cuidadosamente en las agarraderas y se les aplicará una carga en forma continua, a una razón de 272 ± 12 kg/min. (600 ± 25 lbf/min) hasta que la muestra falle. Las Briquetas que presentan imperfectos una vez elaboradas o aquellas en las que su Resistencia a la Tensión difiere en más del 15% del promedio de los valores obtenidos de todas las Briquetas ensayadas con la misma muestra y en un mismo tiempo, no se deben considerar para determinar la Resistencia a la Tensión. Si luego de descartadas, estas Briquetas o los valores de Resistencia se dispone de menos de dos resultados que cumplen con el porcentaje de tolerancia establecido (15%) para determinar la Resistencia, el ensayo deberá repetirse. Se anotará la carga máxima indicada por la máquina de ensayo en el momento de la rotura.

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Si el área de la sección transversal de la Briqueta varía en más del 2.0 % respecto de la nominal, se debe emplear el área medida para el cálculo de la Resistencia a la Tensión. La Resistencia del Mortero será el promedio de los resultados obtenidos con las muestras de la misma bachada y el mismo período de ensayo.

CÁLCULOS: a 1. Relación Agua – Cemento ( ) en porcentaje. c

P=

a * 100 c

(%)

a en porcentaje. c a = Cantidad de Agua requerida para elaborar la Pasta de Cemento de consistencia normal según la ASTM C 187-98. c = masa en gramos del Cemento (650 gr) para elaborar la Pasta de Cemento de consistencia normal según la ASTM C 187-98.

P = Relación

2. Porcentaje de Agua Requerido para elaborar la mezcla Mortero de Cemento Hidráulico. Y=[

2 P *( )]+K 3 n +1

(%)

Y = Porcentaje de Agua Requerida para elaborar la mezcla de Mortero. a P = Relación en porcentaje. c n = Numero de parte de Arena por partes de Cemento. K = Constante de la Arena Estándar Ottawa (6.5).

3. Cantidad de Agua para elaborar la mezcla de Mortero de Cemento Hidráulico. W=

Y * (C + S) (gr) 100

W = Cantidad de Agua en gramos para elaborar la mezcla de Mortero Hidráulico. Y = Porcentaje de Agua Requerido para elaborar la mezcla de Mortero. C = Cantidad de Cemento en gramos requerida para elaborar la mezcla de Mortero Hidráulico para una determinada cantidad de Briquetas. (Página 2) S = Cantidad de Arena en gramos requerida para elaborar la mezcla de Mortero Hidráulico para una determinada cantidad de Briquetas. (Página 2)

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4. Esfuerzo Tensil. Esfuerzo Tensil =

C arga Máxima a Tracción Lb ( ) Área Pul2

Tabla de Esfuerzos Tensiles en Morteros de Cemento Hidráulico. EDAD DEL ESPÉCIMEN CONDICIÓN DE CURADO 1 Día 3 Días 7 Días 28 Días

1 Día al Aire 1 Día al Aire y 2 en Agua 1 Día al Aire y 6 en Agua 1 Día al Aire y 27 en Agua

TIPO DE CEMENTO I II III IV V --- --- 275 --- --150 125 375 --- --275 250 --- 175 250 350 325 --- 300 325

Todos los esfuerzos están en Lb/pul2

VALORES DE “Y” (%) VALORES DE “P” (%) PARA UNA PROPORCIÓN CEMENTO : ARENA (1:3) 15 9.0 16 9.2 17 9.3 18 9.5 19 9.7 20 9.8 21 10.0 22 10.2 23 10.3 24 10.5 25 10.7 26 10.8 27 11.0 28 11.2 29 11.3 30 11.5 Cuando se usan proporciones de Cemento y Arena diferentes de 1:3, la cantidad de Agua de amasado se calcula con la siguiente fórmula:

Y=[

2 P *( )]+K 3 n +1

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(%)

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