universidad nacional de cajamarcafacultad de indenieria E.A.P. INGENIERIA CIVIL

MORTEROSI. INTRODUCCION.

El uso del mortero en la construccin ha sido muy diverso; en Cajamarca se usa ampliamente como material de revoque o tarrageo, como material de pega en la mampostera y en los ltimos tiempos en la mampostera estructural.

Un breve recorrido por la historia del cemento hacia el ao 700 antes J.C. los etruscos utilizan mezclas de puzolana y cal para hacer un mortero. Ya en el ao 100 antes J.C. los romanos utilizaban mezclas de puzolana y cal para hacer hormign de resistencias a compresin de 5 Mpa. Hasta el ao 1750 slo se utilizan los morteros de cal y materiales puzolnicos (tierra de diatomeas, harina de ladrillos etc.). Hacia 1750-1800 se investigan mezclas calcinadas de arcilla y caliza. Smeaton compara en el ao 1756 el aspecto y dureza con la piedra de Portland al sur de Inglaterra. 40 aos ms tarde, Parker fbrica cemento natural aplicndose entonces el vocablo ""cemento"" (anteriormente se interpretaba como ""caement"" a toda sustancia capaz de mejorar las propiedades de otras). Vicat explica en 1818 de manera cientfica el comportamiento de estos ""conglomerantes"". En 1824, Aspdin patenta el cemento portland dndole este nombre por motivos comerciales, en razn de su color y dureza que le recuerdan a las piedras de Portland. Hasta la aparicin del mortero hidrulico que auto endureca, el mortero era preparado en un mortarium (sartn para mortero) por percusin y rotura, tal como se hace en la industria qumica y farmacutica. Entre los aos 1825-1872 aparecen las primeras fbricas de cemento en Inglaterra, Francia y Alemania. En el ao 1880 se estudian las propiedades hidrulicas de la escoria de alto horno. En el ao 1890 aparecen las primeras fbricas de cemento en Espaa. En el ao 1980 hay 1.500 fbricas que producen cerca de 800 millones de toneladas/ao. Hoy en da el cemento es la cola o "conglomerante" ms barato que se conoce. Mezclado adecuadamente con los ridos y el agua forma el hormign, una roca amorfa artificial capaz de tomar las ms variadas formas con unas prestaciones mecnicas a compresin muy importantes. Las resistencias a traccin pueden mejorarse con la utilizacin de armaduras (hormign armado).

En este captulo se estudiar, el mortero y sus propiedades y uno de los mtodos para dosificarlo, partiendo de una resistencia y de una fluidez requerida.

II. OBJETIVOS.

Determinar las propiedades mecnicas del mortero.

III. MARCO CONCEPTUAL.1. CEMENTO PRORTLAND.

1.1. Definicin. Los cementos son conglomerantes hidrulicos, esto es, productos que mezclados con agua forman pastas que fraguan y endurecen, dando lugar a productos hidratados mecnicamente resistentes y estables, tanto en el aire, como bajo agua.1.2. Proceso Productivo. El cemento es un aglomerante utilizado en obras de ingeniera civil, proveniente de la pulverizacin del clinker obtenido por fusin incipiente de materiales arcillosos y calizos, que contengan xidos de calcio, silicio, aluminio y fierro en cantidades dosificadas, adicionndole posteriormente yeso sin calcinar. La fabricacin de cemento consiste en cuatro etapas: a. Trituracin y molienda de la materia prima. Las principales materias primas son silicatos y aluminatos de calcio, que se encuentran bajo la forma de calizas y arcillas explotadas de canteras, por lo general ubicadas cerca de las plantas de elaboracin del clinker y del cemento. Otras materias primas son minerales de fierro (hematita) y slice, los cuales se aaden en cantidades pequeas para obtener la composicin adecuada.b. Homogeneizacin y mezcla de la materia prima. Luego de triturarse la caliza y arcilla en las canteras mismas, de las cuales se la transporta a la planta de procesamiento, se le mezcla gradualmente hasta alcanzar la composicin adecuada, dependiendo del tipo de cemento que se busque elaborar, obtenindose el polvo crudo.

c. Calcinacin del polvo crudo obtencin del Clinker. Una vez homogeneizado el polvo crudo, se procede a calcinarlo en hornos que funcionan a altas temperaturas (hasta alcanzar los 1450 grados centgrados), de modo que se funden sus componentes y cambia la composicin qumica de la mezcla, transformndose en clinker.

d. Transformacin del clinker en cemento. Posteriormente el clinker se enfra y almacena a cubierto, y luego se le conduce a la molienda final, mezclndosele con yeso (retardador del fraguado), puzolana (material volcnico que contribuye a la resistencia del cemento) y caliza, entre otros aditivos, en cantidades que dependen del tipo de cemento que se quiere obtener. Como resultado final se obtiene el cemento.

1.3. Tipos de fabricacin: Existen dos procesos de produccin. Fabricacin por va seca y

Fabricacin por va hmeda.

En la fabricacin seca, una vez que las materias primas han sido trituradas, molidas y homogeneizadas pasan a un horno que alcanza temperaturas de 1,400 grados centgrados, obtenindose de este modo el clinker. Seguidamente, se deja reposar el clinker por un periodo de entre 10 y 15 das para luego adicionarle yeso y finalmente triturarlo para obtener cemento.En la fabricacin por va hmeda, se combinan las materias primas con agua para crear una pasta que luego es procesada en hornos a altas temperaturas para producir el clinker. En el Per, la mayor parte de las empresas utilizan el proceso seco, con excepcin de Cementos Sur, que utiliza la fabricacin por va hmeda, y Cementos Selva que emplea un proceso semi-hmedo.1.4. Composicin del cemento. Las materias primas para la produccin del Portland son minerales que contienen:COMPONENTEPORCENTAJE

Oxido de calcio64%

Oxido de silicio21%

Oxido de aluminio5.5%

xido de hierro4.5%

Oxido de magnesio21.4%

Sulfatos1.6%

Otros1%

2. MORTEROS.

2.1. DEFINICINEl mortero es una mezcla homognea de un material cementante (cemento), un material de relleno (agregado fino o arena), agua y en algunas ocasiones aditivos, prcticamente es hormign sin el agregado grueso.2.2. TIPOS Y USOS DE LOS MORTEROS

Atendiendo a su endurecimiento se pueden distinguir dos tipos de morteros: Los areos que son aquellos que endurecen al aire al perder agua por secado y fraguan lentamente por un proceso de carbonatacin, y los hidrulicos o acuticos que endurecen bajo el agua, debido a que su composicin les permite desarrollar resistencias iniciales relativamente altas.

Teniendo en cuenta los materiales que los constituyen, pueden ser:

a. Morteros calcreos. Los que interviene la cal como aglomerante, se distinguen, segn el origen de sta en areos e hidrulicos.

Las cales areas ms conocidas son la cal blanca y la cal gris (dolomtica); en los morteros areos la arena tiene como objetivo principal evitar el agrietamiento por las contracciones del mortero al ir perdiendo el agua de amasado. Se recomienda que la arena sea de partculas angulares y que est libre de materia orgnica. La proporcin de cal-arena ms usada para revoque es de 1:2 y para mampostera simple de 1:3 o de 1:4. Si la proporcin aumenta el mortero pierde ductilidad y trabajabilidad.b. Morteros de yeso. Se preparan con yeso hidratado con agua. El contenido de agua es variable segn el grado de coccin, calidad y finura de molido del yeso. En obras corrientes se agrega el 50%, para estucos el 60% y para moldes el 70%. El mortero se prepara a medida que se necesita, pues comienza a fraguar a los cinco minutos y termina ms o menos en un cuarto de hora.c. Morteros de cal y cemento. Son aconsejables cuando se busca gran trabajabilidad, buena retencin de agua y alta resistencia (superior a la de los morteros de cal; en estos morteros se sustituye parte del cemento por cal, razn por la cual se les conoce tambin como Morteros de Cemento Rebajado.Las relaciones de mezcla ms usadas varan entre 1:2:6 y 1:2:10 de cemento, cal y arena y el agua necesaria vara de acuerdo a la composicin del mortero y a la consistencia deseada. Si el contenido de cemento es alto, el mortero ser de alta resistencia y de poco tiempo entre amasado y colocacin, ser ms o menos trabajable y tiene una contraccin del 3% si el mortero es seco; en cambio si el contenido de cal es alto tendr menor resistencia, ser mayor el tiempo entre amasado y colocacin, ser ms plstico y permeable, pero tendr mayor retraccin. Si el contenido de arena es alto, la resistencia disminuir y ser poco trabajable, pero tendr poca retraccin. Por lo anterior debe buscarse una combinacin adecuada a las condiciones de obra.

En cada pas la clasificacin de los morteros obedece a propiedades especficas de resistencia a la compresin. La norma ms difundida es la ASTM-270, la cual clasifica los morteros de pega por propiedades mecnicas y por dosificacin. En esta norma se aceptan 5 tipos de mortero en orden decreciente de resistencia. La tabla No.1 a continuacin resume esta clasificacin.

TIPO DE MORTERORESISTENCIA A LA COMPRESIN

(Mpa) (Kg/cm2) (P.S.I)CEMENTO PORTLANDCEMENTO ALBAILERIACALAGREGADO FINO SUELTO

M17.2 175 25001 110.25Entre 2.25 y 3

veces la suma de cemento y

cal utilizado

S12.4 126 18000.5 110.25 a 0.50

N5.2 53 750110.5 a 1.25

O2.4 25 350111.25 a 2.50

K0.5 5 751-2.50 a 4.00

El mortero para mampostera sin refuerzo debe ser del tipo M, S o N, y los morteros para mampostera reforzada estn regulados por la norma ASTM C-476 en la cual se distinguen los tipos PM y PL.

d. Morteros de cemento. Son los ms empleados, se componen de arena y cemento Portland. Este mortero tiene altas resistencias y sus condiciones de trabajabilidad son variables de acuerdo a la proporcin de cemento y arena usados. Es hidrulico y debe prepararse teniendo en cuenta que haya el menor tiempo posible entre el amasado y la colocacin; se acostumbra mezclarlo en obra, revolviendo primero el cemento y la arena y despus adicionando el agua.

En el mortero de cemento al igual que en el hormign, las caractersticas de la arena, tales como la granulometra, mdulo de finura, forma y textura de las partculas, as como el contenido de materia orgnica, juegan un papel decisivo en su calidad.

En algunos casos se emplean arenas con ligeros contenidos de limo o arcilla, para darle mayor trabajabilidad al mortero, sin embargo, los morteros fabricados con este tipo de arena no son muy resistentes.

Si el mortero tiene muy poco cemento la mezcla se hace spera y poco trabajable ya que las partculas de arena se rozan entre s, pues no existe suficiente pasta de cemento que acte como lubricante.Por otro lado si el mortero es muy rico, es decir, con alto contenido de cemento, es muy resistente pero con alta retraccin en el secado, o sea muy susceptible de agrietarse; estos morteros muy ricos slo se usan en obras de ingeniera que exijan altas resistencias, tales como muros de contencin o cimientos.TABLA N 2. USO DE LOS MOORTEROS DE CEMENTO.

MORTEROUSOS

1:1Mortero muy rico para impermeabilizaciones. Rellenos

1:2Para impermeabilizaciones y paetes de tanques subterrneos. Rellenos

1:3Impermeabilizaciones menores. Pisos

1:4Pega para ladrillos en muros y baldosines. Paetes finos

1:5Paetes exteriores. Pega para ladrillos y baldosines, paetes y mampostera en general. Paetes no muy finos.

1:6 y 1:7Paetes interiores: pega para ladrillos y baldosines, paetes y mampostera en general. Paetes no muy finos

1:8 y 1:9Pegas para construcciones que se van a demoler pronto. Estabilizacin de taludes en cimentaciones.

Los morteros 1:1 a 1:3 son morteros de gran resistencia y deben hacerse con arena limpia. Los morteros 1:4 a 1:6 se deben hacer con arena limpia o semilavada.Para los morteros 1:7 a 1:9 se puede usar arena sucia, pues estos morteros tienen muy poca resistencia.

Los morteros segn su uso se pueden clasificar as:

Morteros que tienen suficiente resistencia y por lo tanto pueden soportar cargas a compresin, como sucede en la mampostera estructural.

Morteros que mantienen unidos los elementos en la posicin deseada, tal es el caso del mortero de pega.

Morteros que proveen una superficie lisa y uniforme, estos son los morteros de revestimiento y revoque.

Morteros que sirven para rellenar, juntas entre diferentes elementos constructivos.

2.3. USOS DEL MORTERO

Los morteros pueden tener una funcin estructural, y pueden usarse entonces en la construccin de elementos estructurales, o en la manpostera estructural en donde puede ser de pega o de relleno en las celdas de los muros.

Existen otros morteros que no tienen funcin estructural y se destinan a recubrimiento como paetes, repellos o revoques.

a. Mortero de pega. debe tener cualidades especiales, diferentes a los morteros usados para otros fines porque est sometido a las condiciones especiales del sistema constructivo, y una resistencia adecuada ya que debe absorber esfuerzos de tensin y compresin.b. Morteros de relleno. Se utilizan para llenar las celdas de los elementos en la manpostera estructural, y al igual que el mortero de pega debe tener una adecuada resistencia.

c. Morteros de recubrimiento. Ya que su funcin no es estructural sino de embellecimiento, o la de proporcionar una superficie uniforme para aplicar la pintura, no requieren una resistencia determinada; la plasticidad juega en ellos un papel muy importante.

2.4. PROPIEDADES DE LOS MORTEROS EN ESTADO PLSTICO

Manejabilidad. Es una medida de la facilidad de manipulacin de la mezcla, es decir, de la facilidad para dejarse manejar. La manejabilidad est relacionada con la consistencia de la mezcla en cuanto a blanda o seca, tal que como se encuentra en estado plstico; depende de la proporcin de arena y cemento y de la forma, textura y mdulo de finura de la arena.Para medir la manejabilidad del mortero se usa el ensayo de fluidez descrito en la Norma NTC No. 111, aunque en la prctica, hasta ahora, se ha definido por la apreciacin del albail. En la tabla No.28 se recomienda una manejabilidad para diferentes tipos de mortero de acuerdo a los tipos de construccin y a los sistemas de colocacin.

Retencin de agua. se refiere a la capacidad del mortero de mantener su plasticidad cuando queda en contacto con la superficie sobre la que va a ser colocado, por ejemplo un ladrillo.Para mejorar la retencin de agua se puede agregar cal, o aumentar el contenido de finos en la arena, o emplear aditivos plastificantes o incorporadores de aire.

Velocidad de endurecimiento. Los tiempos de fraguado final e inicial de un mortero estn entre 2 y 24 horas; dependen de la composicin de la mezcla y de las condiciones ambientales como el clima y humedad.

2.5. PROPIEDADES DE LOS MORTEROS EN ESTADO ENDURECIDO

Retraccin. se debe principalmente a la retraccin de la pasta de cemento y se ve aumentada cuando el mortero tiene altos contenidos de cemento. Para mejorar esta retraccin y evitar agrietamientos es conveniente utilizar arenas con granos de textura rugosa, y tener en cuenta adems que en clima caliente y de muchos vientos, el agua tiende a evaporarse ms rpidamente produciendo tensiones internas en el mortero, que se traducen en grietas visibles.La retraccin es proporcional al espesor de la capa, a la riqueza en cemento de la mezcla y a la mayor absorcin de la pared sobre la que se vaya a aplicar. Adherencia. es la capacidad de absorber, tensiones normales y tangenciales a la superficie que une el mortero y una estructura, es decir a la capacidad de responder monolticamente con las piezas que une ante solicitudes de carga.

En el caso de la mampostera, para obtener una buena adherencia es necesario que la superficie sobre la que se va a colocar el mortero sea tan rugosa como sea posible y tenga una absorcin adecuada, comparable con la del mortero.

Resistencia. Si el mortero es utilizado como pega, debe proporcionar una unin resistente. Si el mortero va a ser utilizado para soportar cargas altas y sucesos, tal es el caso de la manpostera estructural, debe poseer una alta resistencia a la compresin.

Para disear morteros de alta resistencia se debe tener en cuenta que para un mismo cemento y un mismo tipo de agregado fino, el mortero ms resistente y ms impermeable ser aquel que contenga mayor contenido de cemento para un volumen dado de mortero; y que para un mismo contenido de cemento en un volumen determinado de mortero el ms resistente y probablemente el ms impermeable ser aquel mortero que presente mayor densidad, o sea aquel que en la unidad de volumen contenga el mayor porcentaje de materiales slidos.

El tamao de los granos de la arena juega un papel importante en la resistencia del mortero; un mortero hecho con arena fina ser menos denso que un mortero hecho con arena gruesa para un mismo contenido de cemento.

Por ltimo el contenido de agua del mortero tiene influencia sobre su resistencia; los morteros secos dan mayor resistencia que los morteros hmedos, porque pueden ser ms densamente compactados.

Durabilidad. Al igual que en el concreto, la durabilidad se define como la resistencia que presenta el mortero ante agentes externos como: Baja temperatura, penetracin de agua, desgaste por abrasin y agentes corrosivos. En general, se puede decir que morteros de alta resistencia a la compresin tienen buena durabilidad.

Apariencia. La apariencia del mortero despus de fraguado juega un importante papel en las manposteras de ladrillo a la vista; para lograr una buena apariencia es necesario aplicar morteros de buena plasticidad.2.6. DISEO DE MORTEROS CON CEMENTO PORTLAND

Al igual que en el concreto, existen numerosos mtodos para disear morteros, pero todos ellos son de ensayo-error. A continuacin se expondr uno de ellos:

PASO 1: Contenido de cemento.PASO 2: Contenido de agua.PASO 3: Contenido de arena.PASO 4: Clculo del volumen de arena.

2.7. COMPONENTES DE LOS MORTEROS.

2.7.1. Las arenas Son materiales slidos minerales granulares con untamao mximo limitado (inferior a 4 mm). Componente mayoritario de los morteros (40-80 %).

El tamao de partcula (granulometra) condiciona el volumen de huecos y la cantidad de pasta requerida.

Constituyen el esqueleto del mortero y son inertes (no deben reaccionar qumicamente).

Controlan la retraccin del material y le dan resistencia mecnica.

Pueden ser de naturaleza caliza o silcea y rodada o de machaqueo (mayor irregularidad).

2.7.2. El agua

Produce el fraguado del conglomerante (hidratacin).

Confiere plasticidad a la mezcla.

La cantidad de agua depende de la temperatura, el tipo deconglomerante y arena y la consistencia.

Pequeas variaciones producen cambios importantes en

estado fresco (lmites plstico y lquido).

En general, cuanto menor es, mayor es la resistencia ymenor es la retraccin y la porosidad.

En general, el agua potable es vlida para morteros.2.7.3. Otros Componentes de los morteros

Los morteros actuales incorporan componentes que modifican sus caractersticas.

Aditivos: Compuestos orgnicos que modifican las propiedades del mortero en estado fresco.

Adiciones: Compuestos orgnicos o inorgnicos que modifican las propiedades en estado endurecido.

Cargas: Materiales que no reaccionan con el conglomerante, pero modifican las propiedades en estado endurecido.

Pigmentos: Modifican el color del mortero.

Fibras: Cargas de forma alargada y seccin reducida.IV. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS.

1. PROSEDIMIENTO.Primeramente se prepar las probetas, se desencofro despus de 24 horas, luego se puso al proceso de curado en agua durante 6 das, a los 7 das de a ver preparado las probetas se realiza el ensayo a las probetas. 1.1. Ensayo a compresin directa.

Para realizar este ensayo se ensayaron un nmero de 5 probetas la cual los resultados se detallan a continuacin:

PROBETA N 01

Longitud (cm):10,2AREA (cm2)19,635

dimetro (cm):5tiempo (min):2,58

CARGA (Kg)DEFORMACION (mm)ESFUERZODEF.UNITARIADEF. UNIT *10-3

1000,135,090,01313

2000,2210,190,02222

3000,2815,280,02727

4000,3220,370,03131

5000,3725,460,03636

6000,4630,560,04545

7000,535,650,04949

8000,5440,740,05353

9000,5845,840,05757

10000,6250,930,06161

11000,6756,020,06666

12000,7361,120,07272

13000,9966,210,09797

13751,2470,030,122122

PROBETA N 02

Longitud:10,25Tiempo:3`25"

Dimetro:5,1AREA (cm2):20,43

CARGA DEFORMACIONESFUERZODEF. UNITARIADEF.UNIT. *10-3

1000,394.890,03838

2000,479.790,04646

3000,5414.680,05353

4000,6119.580,06060

5000,6724.470,06565

6000,7229.370,07070

7000,7734.260,07575

8000,839.160,07878

9000,8544.050,08383

10000,8948.950,08787

11000,9353.840,09191

12000,9758.740,09595

13001,0263.630,100100

14001,0668.530,103103

15001,1273.420,109109

15251,3274.650,129129

PROBETA N 03

Longitud:10,19Tiempo:3,33

Dimetro:5,1AREA (cm2)20,43

CARGA DEFORMACIONESFUERZODEFORMACION UNITARIADEF. UNITARIA*10-3

1000,454,900,04444

2000,549,790,05353

3000,614,690,05959

4000,6619,580,06565

5000,7124,480,07070

6000,7829,370,07777

7000,8134,270,07979

8000,8639,160,08484

9000,9144,060,08989

10000,9548,950,09393

11001,0053,850,09898

12001,0558,740,103103

13001,1163,640,109109

13901,4868,040,145145

PROBETA N 04

Longitud:10,15Tiempo(min):3,15

Diametro:5,1AREA (cm2)20,43

CARGA DEFORMACIONESFUERZODEF. UNITARIADEF. UNITAR.*10-3

10004,900,0000

2000,019,790,0011

3000,0514,690,0055

4000,0819,580,0088

5000,1124,480,01111

6000,1429,370,01414

7000,1834,270,01818

8000,2239,160,02222

9000,2644,060,02626

10000,348,950,03030

11000,3553,850,03434

12000,458,740,03939

13000,4663,640,04545

14000,5568,530,05454

1535 0,70 75,140,06969

PROBETA N 05

Longitud:10,41Tiempo (min):3,03

Dimetro:5,1AREA:20,428254

CARGA DEFORMACIONESFUERZODEF. UNITARIADEF. UNITARIA *10-4

1000,024,8950,0022,0

2000,069,7900,0066

3000,114,6860,01010

4000,1319,5810,01212

5000,1724,4760,01616

6000,229,3710,01919

7000,2434,2660,02323

8000,2539,1610,02424

9000,3244,0570,03131

10000,3648,9520,03535

11000,453,8470,03838

12000,4658,7420,04444

13000,5463,6370,05252

14000,6368,5330,06161

15000,7573,4280,07272

1515174,1620,09696

RESISTENCIA A LA COMPRESION

N PROBETAESFUERZO ROTURA (Kg/cm2)

170,03

274.65

368,04

475,14

574,162

ESFUERZO PROMEDIO(Kg/cm2)72.4044

I. CONCLUCIONES:

El estudio tecnolgico del mortero es de vital importancia en el desarrollo de nuestra carrera de ingeniera civil.

La resistencia a la compresin del mortero de cemento es mayor que la resistencia a la traccin indirecta. La resistencia a la compresin del mortero de cemento ensayado en el laboratorio es de 72.4044kg/cm2.