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METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DEL CEMENTO HIDRAULICO
JOHN JAVIER VILLABONA RUEDA – [email protected] FERNANDA LÓPEZ HERNÁNDEZ – [email protected]
JUAN CARLOS MARTINEZ QUINTANA – [email protected]
RESUMENAplicando la Norma Técnica Colombiana 221 (NTC-221), esta práctica de laboratorio determina la densidad
de un cemento hidráulico (Argos Tipo 1), para tal propósito se usó el frasco de Le Chatelier como instrumento de medición para encontrar la densidad del cemento, utilizando en él kerosene 0,73 g/ml a 23 °C ± 2
°C como catalizador.
PALABRAS CLAVES: Norma Técnica Colombiana (NTC 221). Frasco de Le Chatelier. Concreto hidráulico.
1. OBJETIVOS
Objetivo General: Determinar experimentalmente la
densidad del cemento hidráulico Argos tipo I.
Objetivos Específicos: Cumplir con la norma NTC 221 para
hacer la práctica, y de esta forma obtener los resultados esperados.
Usar de la manera correcta el frasco de Le Chatelier, junto con los demás instrumentos de laboratorio
Aplicar los conceptos básicos para determinar la densidad de una sustancia.
2. MARCO TEORICO
El peso específico (o densidad de peso) de una sustancia hace se calcula como su peso (W) sobre una unidad de volumen (V), que se representan en las ecuaciones 1 y 2:
γ=WV
(1)
mgV
=ρg (2)
El peso específico esta dado en unidades de newton sobre metro cúbico (N/m3) en unidades del sistema internacional (SI).
El procedimiento a través del cual se calcula el peso específico para el cemento hidráulico se realiza de acuerdo a las Normas Técnicas Colombianas NTC [1]. El cemento hidráulico (también como cemento Portland) es un material inorgánico finamente pulverizado, que al agregarle agua tiene la propiedad de fraguar y endurecer debido a las interacciones químicas producidas por la hidratación; una vez endurecida desarrolla resistencia y conserva estabilidad. En la Tabla 1 se muestran los principales componentes del cemento hidráulico:
Tabla 1. Componentes del Cemento Portland [2]
60 - 67% óxido de calcio
17 - 27% óxido de silicio
3 - 8% óxido de aluminio
0,5 - 6% óxido de hierro
0,1 - 4% óxido de magnesio
1,6% sulfatos
1% otros materiales, entre los cuales principalmente agua.
El matraz de Le Chatelier es de vidrio Borosil, Figura 1. El matraz es de 243 mm de altura total, que tiene una bombilla de 90 mm de diámetro de 250 ml de capacidad aproximada. El largo cuello de la botella tiene en la parte superior de un embudo de 50 mm de diámetro, un tapón de vidrio esmerilado. El cuello se ha sobre-todo parte superior de 11 mm ID es graduado de 18 ml a 24
ml con graduación 0,1 ml. Sólo en la parte inferior está marcada la capacidad de cuello de 0-1ml. [3].
Figura 1. Matraz Le chatelier.
Para hallar la densidad usamos las formulas 3 y 4:
Densidad=Masade cemento [ g ]
VolumenDesplazado [cm3 ] (3)
Densidad=Masa decemento [g ]
lf−li [cm3 ] (4)
El conocer la densidad del cemento hidráulico es importante para el control de mezclas de concreto y su utilidad relacionada con el diseño.
3. PROCEDIMIENTO
Figura 2. Medida límite de kerosene.Primero se midió con una balanza electrónica 64 gramos de cemento. Para la práctica se utilizó cemento ARGOS TIPO I. Después se vertió kerosene al frasco de Le Chatelier hasta un punto ubicado entre la marca de 0 (ml) y 1 (ml), asegurando que este seco por encima de ese nivel. Figura 2.
Con el objetivo de estabilizar la temperatura y el nivel de kerosene se introdujo en baño de María en intervalos de tres minutos hasta que se alcanzó una lectura constante, a la que se le denominó lectura inicial.
Posteriormente, se procedió a agregar en el frasco de Le Chatelier el cemento con ayuda de una espátula. Se tuvo la precaución de que el cemento no se acumulara en el frasco. Finalizado el vertimiento del cemento se procedió a sumergir el frasco en un baño de María por intervalos de dos minutos hasta que se obtuviera un la lectura constante. Además fue necesario girar casi horizontalmente el frasco para sacar el volumen de aire de la mezcla. Finalmente cuando no se observen burbujas, y la mezcla este bien asentada, se lee la lectura final. La diferencia de las lecturas es el volumen del líquido desplazado.
4. CALCULOS
Aplicando la fórmula con los datos obtenidos:Masa de cemento = 64 gLectura inicial = 0,1 cm3 .
Lectura final = 21,1 cm3 .
ρ= 64,021.1−0,1
=3,047g
cm3
De acuerdo con el tipo de cemento usado el rango de densidad esperado era aproximadamente de 2,9 a 3,05 (Mg/m3), según nuestros resultados, posiblemente hubo un error en la medición o en el procedimiento ejecutado.
5. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
A través de la práctica realizada se comprobaron las recomendaciones y procedimientos que sugiere la NTC 221 para determinar la densidad del cemento hidráulico.
El uso del keroseno se hace necesario para evitar el fraguado del cemento. Si se hubiese utilizado agua el cemento hubiese reaccionado y fraguado dañando el frasco de Le Chatelier y por lo tanto la medición de la densidad.
El baño de María jugó un papel importante en la estabilización de la temperatura del keroseno debido a que el volumen de este varía dependiendo de la temperatura a la que se encuentre.
Al terminar de agregar el cemento es necesario extraer el aire para tener una buena lectura del volumen, por esto también pudo producirse el error.
Para obtener un resultado más confiable se debería repetir el procedimiento varias veces.
6. BIBLIOGRAFIA
[1] NORMAS TECNICAS COLOMBIANAS PARA LA CONSTRUCCION. NTC 221. Metodo de ensayo para determinar la densidad del cemento hidráulico (1999).
[2]Composición del Cemento Portland. http://ingcivil.org/composicion-del-cemento-portland/ (29 de Septiembre de 2011)
[3] ACME SCIENTIFIC INTERNATIONAL. Le Chatelier Flask. http://www.acmescientific.in/cement-testing-equipment-1.htm
