DETERMINACION DE LA FINURA Y PESO ESPECIFICO DEL CEMENTO
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DETERMINACIN DE LA FINURA Y PESO ESPECIFICO DEL CEMENTO
1.- OBJETIVO.-
Este mtodo de ensayo tiene por objeto la determinacin de la
finura de cemento.
Tambin tiene por objeto el presentar un mtodo para la
determinacin del peso especifico del cemento; el valor que aqu se
determina se usa especialmente para el diseo y control de la
produccin de mezclas de concreto.
Adems un objetivo ser ver la cantidad de material impuro que
puede contener el cemento, esto nos ayudara para realizar los
clculos mediante el tamizado y pesado es importante porque esto
determinara si el cemento es de buena calidad o no.
Finalmente otro de los objetivos es ver el peso especifico del
cemento debido a que muchas veces por tablas y por especificaciones
viene dado los pesos especficos de los cementos, se podr comprobar
si los resultados obtenidos nos dan el peso especifico del cemento
igual o casi similar que puede tener este cemento.
FUNDAMENTO TERICO.-
los cementantes se utilizan para la fabricacin del concreto son
hidrulicas, es decir, fraguan y endurecer al reaccionar qumicamente
con el agua, aun estando inmersas en ella, caracterstica que los
distingue de los cementantes areos que solamente fraguan y
endurecen en contacto con el aire.
Los principales cementantes hidraulicos son las cales y cementos
hidraulicos, algunas escorias y ciertos materiales con propiedades
puzolnicas. De acuerdo con el grado de poder cementante pueden
utilizarse en forma individual o combinados entre si.
Al referirse especficamente al concreto convencional, como se
emplea en la construccin, resultan excluidas las cales hidrulicas,
por lo cual solo procede considerar los cementos, las escorias, los
materiales puzolnicos y sus respectivas combinaciones.
Por otra parte, bajo la dominacin gentica de cementos
hidraulicos existen diversas clases de cementos con diferente
composicin y propiedades, en cuya elaboracin interviene las
materias primas.
La influencia que el cemento portland ejerce en el
comportamiento y propiedades de la pasta cementante y del concreto,
derivan fundamentalmente de la composicin qumica del clinker y de
su finura de molienda. En el caso de los cementos
portland-puzolana, habra que aadir a esos dos factores los
referentes a las caractersticas fsicas y qumicas de la puzolana y
el contenido de esta en el cemento.
Una vez que el cemento y el agua se mezclan para formar la pasta
cementante, se inicia una serie de reacciones qumicas que en forma
global se designa como hidratacin del cemento. Estas reacciones se
manifiestan inicialmente por la rigidizacin gradual de la mezcla,
que culmina con su fraguado, y continan para dar lugar al
endurecimiento y adquisicin de resistencia mecnica el producto.
Aun cuando la hidratacin del cemento es un fenmeno sumamente
complejo, existen simplificaciones que permiten interpretar sus
efectos en el concreto. Con esto admiti, puede decirse que la
composicin qumica de un clinker portland se define convenientemente
mediante la identificacin de cuatro compuestos principales, cuyas
variaciones relativas determinan los diferentes tipos de cementos
portland.
En la determinacin del proceso industrial adecuado para la
molienda del cemento, interviene factores tcnicos y econmicos que
deben concilarse. En el aspecto tcnico interesa principalmente
definir el grado de finura que debe darse al cemento para que
cumpla especificaciones de acuerdo con su tipo, pero sin dejar de
considerar tambin efectos secundarias que la finura del cemento
puede inducir en el comportamiento del concreto, tanto en el estado
fresco como ya endurecido.
El grado de finura del cemento tiene efectos ambivalentes en el
concreto. Al aumentar la finura en el cemento se hidrata y adquiere
resistencia con mas rapidez, y tambin se manifiesta mayor
disposicin en sus partculas para mantenerse en suspensin en la
pasta recin mezclada, lo cual es ventajoso para la cohesin,
manejabilidad y capacidad de retencin de agua en las mezcla de
concreto. Como contrapartida, una finura mas alta representa mayor
velocidad en la generacin de calor y mayor demanda de agua de
mezclado en el concreto, cuyas consecuencias son indeseables porque
se traducen en mayores cambios volumtricos del concreto y posibles
en las estructuras.
En el caso del cemento portland, debe darse una finura de
molienda adecuada para cumplir con los valores especificas en
cuanto a superficie especifica y resistencia a compresin, salvo el
tipo III en que se reglamenta la superficie porque se sobreentiende
que requiere mayor finura que los otros tipos para cumplir con la
funcin de obtener alta resistencia a edad temprana. En cuanto a la
finura de molienda de los cementos portland-puzolana, en la NOM
C-2(5) se especifican requisitos relativos al residuo en la criab F
0.045 (No 325, ASTM) y la superficie especifica; sin embargo, la
norma ASTM C 595(2) no especifica requisitos en estos aspectos y
solamente requiere que se realicen e informen resultados de ambas
determinaciones con cierta frecuencia. Es decir, el criterio de la
norma ASTM propende a conceder a estos resultados mas bien labor
informativo de uniformidad que de aceptacin o rechazo, lo cual
puede interpretarse como que no los considera ndices decisivos para
juzgar la calidad del cemento portland-puzolana.
Cuando se fabrica cemento portland simple, prcticamente se muele
un solo material (clinker) que es relativamente homogneo y de
dureza uniforme, de manera que al molerlo se producen una
fragmentacin y pulverizacin gradual que se manifiesta en el cemento
por curvas de granulometria continua, no obstante que la molienda
se prolongue para incrementar la finura como sucede en la
fabricacin del tipo III. En tales condiciones, la superficie
especifica es un buen ndice de la finura del cemento y de sus
efectos correspondientes en el concreto. Una consecuencia practica
de ello es que si se comparan dos cementos portland del mismo tipo
y con igual superficie especifica, suelen manifestarse poca
diferencia en sus requerimientos de agua al elaborar el mismo
concreto, an siendo los cementos de distinta procedencia.
No ocurre lo mismo cuando se fabrican cementos
portland-puzolana, debido a que muelen conjuntamente dos materiales
diferente naturaleza (clinker y puzolana) con distinto grado de
uniformidad y dureza, a lo cual debe aadirse la diversidad de
materiales puzolnicas y de proporciones que se emplean para
fabricar esta clase de cemento.
La principal fuente de puzolanas naturales en el pas son las
rocas de origen volcnico, muchas de las cuales son tobas que
presentan menor grado de dureza que el clinker portland. Debido a
ello, se les muele conjuntamente, su fragmentacin y pulverizacin
evoluciona con distinta rapidez e intensidad, dando por
consecuencia la mezcla de dos materiales con diferente finura que
en la determinacin de la superficie especifica produce resultados
dudosos. Por otra parte, ya que el clinker debe molerse hasta
llegar a un punto que le permita cumplir al cemento
especificaciones de resistencia, resulta que en este punto la
fraccin puzolnica puede alcanzar una finura muy elevada. La
manifestacin mas evidente de ello es que los cementos elaborados
con puzolanas que se comportan as en la molienda, tienden a
requerir altos consumos de agua de mezclado en el concreto, con
marcadas diferencias en este aspecto cuando se comparan cementos de
distinta procedencia.
3.- EQUIPO UTILIZADO.-
Un tamiz #200
Una balanza de capacidad de 50 gr. una sensibilidad al 0.05
gr.
Una brocha
Recipientes
Un matraz normal de Le Chatelier
Kerosene (sin agua) o nafta que no sea mas livianos que 62
A.P.I.
Termmetro
Horno
Pipeta
Cemento
4.- PROCEDIMIENTO.-
4.1.- Finura del Cemento.-
1) Se pesa 50 gramos de cemento para determinar su finura.
2) Se coloca la muestra en los tamices de malla #40 y # 200 con
base y tapa, en el vibrador mecnico ( Rop - Tap). Cuando no se
dispone del vibrador mecnico, se agita el cedazo #200 con tapa y
base imprimiendo con ambas manos movimientos horizontales y
verticales con golpes de vez en cuando.
El tiempo agitado depender de la cantidad de finos en la
muestra, pero por lo general no debe ser menor de 15 minutos.
3) Se quita la tapa y se separa la malla #40 vaciando la fraccin
de cemento que podra ser retenida en ella, sobre un papel bien
limpio. A las partculas que han quedado atrancadas entre hilos de
la malla no hay que forzarlas a pasar a traves de ella;
invertiendose el tamiz y con ayuda de un cepillo o brocha de
alambre desprndase y agrguese a las depositadas en el papel.
4) Se pesa cuidadosamente la fraccin de la muestra obtenida en
los tamices. Se pone en un recipiente o cpsula. Se guarda esta
fraccin de muestra hasta el final de la prueba, para poder
repetirlas las pesadas en caso de error.
5) Se hacen las pesadas de las fracciones retenidas en cada
malla y el recipiente del fondo, procediendo en la forma indicada.
Los ensayos posteriores se realizaran de la misma forma.
4.2.- Peso Especifico del Cemento.-
1) Se llena el matraz con cualesquiera de los dos lquidos antes
especificaciones hasta el nivel del liquido quede entre las marcas
de 0 y 1 ml.
2) Se coloca el matraz en un bao Mara de temperatura constante
mantenindolo a la temperatura ambiente. Se lee en el cuello del
matraz la graduacin correspondiente al nivel del liquido una vez
que este se encuentre a una temperatura constante.
3) Se toman aproximadamente 64 gramos de la muestra de cemento y
se van introduciendo poco a poco en el matraz teniendo el cuidado
de que estn a la misma temperatura del liquido. Se debe evitar que
el liquido salpique cuando se introduce el cemento.
4) Despus de que todo el cemento haya sido introducido en el
matraz se tapa este y se hace rodar en posicin inclinada con el fin
de eliminar el aire de cemento. Esta operacin se continua hasta que
se eliminen las burbujas de aire.
5) Se coloca de nuevo el matraz en el bao de temperatura
constante, el cual debe estar aproximadamente a la temperatura del
ambiente, y se hace la nueva lectura cuando se haya observado que
la temperatura del liquido en el matraz es constante.
6) Se lee en el matraz la graduacin correspondiente al nuevo
nivel del liquido.
5.- DATOS Y CLCULOS.-
Para calcular el modulo de finura del cemento se deber utilizar
la siguiente formula:
F = ((Pr)/50)*100
Donde:
F = Finura del cemento expresado como porcentaje en peso, del
residuo que no pasa el tamiz # 200.
Pr = Peso del residuo que no pasa el tamiz #200 en gramos.
Los clculos realizados para el peso especifico del cemento
sern:
La diferencia entre las cantidades que representan el nivel
final y el nivel inicial del liquido nos da el volumen de liquido
desplazado por el cemento usado en el ensayo, luego:
P.E = Peso de cemento en gramos/ Volumen desplazado en ml.
Las determinaciones duplicadas del peso especifico del cemento
por medio de este mtodo no deben variar entre si, en mas de
0,01.
Tambin podemos calcular el peso especifico de cemento de la
siguiente manera:
P.E = ((Ws * t)/ Ws - W1 + W2)Donde:
Ws = Peso de la Muestra.
t = Peso especifico del kerosene
W1 = Peso de la Muestra + Kerosene + Peso del Matraz.
W2 = Peso del Matraz + Kerosene
Los datos obtenidos en el Laboratorio son:
Finura del Cemento
La temperatura en todos los ensayos = 23C
Ensayo # 1
Peso de la Muestra = 50 gr.
Peso Retenido en el #200 = 6,8 gr.
Ensayo # 2
Peso de la Muestra = 50 gr.
Peso Retenido en el #200 = 6,6 gr.
Ensayo # 3
Peso de la Muestra = 50 gr.
Peso Retenido en el #200 = 6,0 gr.
Los clculos se efectuaran con las frmulas antes explicadas:
Ensayo # 1
F1 = ((6,8 gr.)/50) * 100
F1 = 13,6 %
Ensayo # 2
F2 = ((6,6 gr.)/50) * 100
F2 = 13,2 %
Ensayo # 3
F3 = ((6,0 gr.)/50) * 100
F3 = 12,0 %
Promediando los tres ensayos efectuados obtenemos:
FT = (13,6 + 13,2 + 12,0) / 3
FT = 12,933 %
Peso Especifico del Cemento
Ensayo # 1
Peso de la Muestra ( Ws ) = 120 gr.
Peso de la Muestra + Kerosene + Peso del Matraz ( W1 ) = 640
gr.
Peso del Matraz + Kerosene ( W2 ) = 550 gr.
Ensayo # 2
Peso de la Muestra ( Ws ) = 120 gr.
Peso de la Muestra ( Ws ) = 120 gr.
Peso de la Muestra + Kerosene + Peso del Matraz ( w1 ) = 638
gr.
Peso del Matraz + Kerosene ( w2) = 547 gr.
Los resultados obtenidos para el peso especifico del cemento con
las frmulas antes explicadas sern:
Ensayo # 1
P.E = (( 120 gr. * 0,773 ) / 120 gr. - 640 gr. + 550 gr. )
P.E = 3,092 gr./cm^3
Ensayo # 2
P.E = (( 120 gr. * 0,773 ) / 120 gr. - 638 gr. + 547 gr. )
P.E = 3,198 gr./ cm^3
Promediando los Pesos Especficos
P.Eprom = ( 3,092 + 3,198 ) / 2
P.Eprom = 3,145 gr./ cm^3
Peso especfico del cemento
El valor del peso especfico del cemento vara entre 3,10 y 3,15
g/cm3Este rango no indica la calidad del cemento.
El peso especfico es utilizado principalmente para el diseo de
mezclas.
Los resultados obtenidos en esta practica podemos ver que tanto
la finura del cemento como el peso especifico del cemento esta
dentro de lo permisible.
Los resultados obtenidos en el peso especifico son similares a
los que nos dan las tablas o cada uno de los cementos en sus
especificaciones por lo que podemos decir que la practica realizado
es satisfactorio porque aproximadamente nos dan el mismo resultado
o similar al del peso especifico del cemento.
7.- INFORME GRFICO.-
8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.-
Las conclusiones que sacamos de esta practica son :
En primer lugar podemos concluir que los resultados obtenidos en
la finura del cemento son satisfactorios y que entran dentro de lo
permisible, lo cual nos puede dar una buena referencia del cemento
utilizado, as mismo su buena calidad.
Tambin podemos decir que otra de las conclusiones es que se
obtuvo el peso especifico del cemento mas o menos aproximado o sea
que se obtuvo el peso especifico del cemento casi exacto y que esta
dentro lo permitido y es casi exacto se puede decir que se obtuvo
un buen resultado.
Debemos recomendar que tanto para la realizacin del modulo de
finura del cemento como para el peso especifico del cemento deben
realizarse con mucha paciencia debido a que pueden perder material,
as mismo pueden variar los clculos si no se tiene cuidado en
colocar el kerosene y enrasarlo para evitar todo tipo de error.
MATERIA: LAB. DE HORMIGON
DOCENTE: ING. FELIX FUENTES L.
