Instituto Tecnolgico de Costa Rica

Escuela de Ingeniera en Construccin

Laboratorio de Concreto CO-3404

Informe 9. Relacin agua-cemento vrs resistencia en morteros

ll Semestre 2011

Tabla de ContenidosObjetivos2Objetivo General2Objetivos Especficos2Marco Terico3Equipo y Materiales8Procedimiento9Resultados11Anlisis de Resultados14Conclusiones16Recomendaciones17Bibliografa18

ObjetivosObjetivo GeneralConocer mediante pruebas de laboratorio el comportamiento de la resistencia del mortero de acuerdo a su relacin agua-cemento.Objetivos Especficos Obtener las diferentes resistencias de muestras con relacin A/C por medio de la utilizacin de la norma ASTM C 109. Comparar los datos de laboratorio con las normativas nacionales. Segn la resistencia obtenida de cada mezcla, clasificar el tipo de mortero y para cual tipo de mampostera se puede utilizar. Por medio de la norma ASTM C 230 verificar si el porcentaje de flujo es el adecuado para las muestras.

Marco Terico Como ya sabemos en la construccin el uso del cemento siempre ser necesario, ya sea para hacer nicamente un cimiento o para realizar toda la obra gris. El cemento es parte indispensable de los componentes del concreto y el mortero. Ya conocemos el concreto y sus usos, ahora nos enfocaremos en el mortero.Se puede definir de manera general que el mortero es la mezcla de cemento (aglomerante), agua y agregado fino (arena), es comn el uso de cal como parte de la mezcla, tambin podemos aadir aditivos para mejorar alguna propiedad de acuerdo a las necesidades de la obra.Cada componente de la mezcla de mortero cumple una funcin especfica, en el caso del cemento la funcin es enlazar todas las partculas de la mezcla y a su vez se encarga de la resistencia a la compresin inicial y final. El agua al reaccionar con el cemento inicia el proceso de fraguado, pero ms all de esto es la que nos ayuda a determinar la consistencia o fluidez del mortero, siempre debemos buscar alcanzar la mayor adherencia del mortero pero al mismo tiempo lograr la mejor trabajabilidad de la mezcla. Por ltimo tenemos la arena la cual nos ayuda a tener una resistencia a la compresin ms alta, evita la retraccin del cemento durante el fraguado, ayuda a la adhesin y a utilizar menor cantidad de cemento por metro cubico.Es usual el uso de la cal en los morteros pues esta nos ayuda a tener una mejor la trabajabilidad y plasticidad. En la siguiente tabla vemos la influencia de los componentes en la mezcla. Fuente (Casabone, 2005) La arena debe de tener la menor cantidad de contaminantes y en el caso del agua debe cumplir con la misma caracterstica del concreto, que sea potable y apta para el consumo humano.El mortero es utilizado para la pega de piezas prefabricadas como lo son los bloques de concreto y para recubrimiento de paredes. Por esta razn debe tener propiedades como resistencia a la compresin, plasticidad, trabajabilidad, adherencia y durabilidad.La resistencia a la compresin mnima a los 28 das de acuerdo con la norma INTE 06-03-04-08 viene dado en la siguiente tabla. Fuente INTE 06-03-04-08.Para las unidades en kg/cm el mortero tipo A la resistencia debe ser 175,39 kg/cm, tipo B 126,45 kg/cm y para el tipo C de 53,02 kg/cm. En la prctica las resistencias finales alcanzadas superan estos valores.El Cdigo Ssmico de Costa Rica establece 3 tipos de mampostera segn la resistencia de las piezas prefabricadas, as el tipo de mortero se utiliza de acuerdo al tipo de mampostera, para la mampostera tipo A solo puedo utilizar mortero tipo A, en mampostera tipo B el mortero tipo A y B, y para la mampostera tipo C cualquiera de los 3 tipos de mortero. Este igualmente especifica las distancias de las juntas, las cuales deben estar entre los 0,6 cm a 1,5 cm.

La plasticidad depende tanto del agua como del agregado fino, pero principalmente del segundo, esta propiedad nos puede ayudar a dar mejores acabados finales en las juntas. Al igual que la plasticidad, la trabajabilidad depende del agua y hay que cuidar de no tener morteros muy pesados para evitar desprendimientos y a su vez obtener una consistencia adecuado para realizar los trabajos.Por otra parte tenemos la adherencia, la cual es la capacidad de absorber tensiones normales o tangenciales a la superficie la cual se va aplicar. Tambin encontramos la durabilidad, la cual nos debe garantizar que el mortero va a resistir cambios a la temperatura, desgastes por friccin, humedad entre otros.Asimismo encontramos que dependiendo del estado del mortero presenta diferentes propiedades, al mortero lo encontramos en estado fresco y en estado endurecido.

Fuente (Arquitectura, 2002)

Conociendo las propiedades del mortero en cada estado y los elementos que afectan cada uno de ellos, as podemos idealizar el mortero con el que vamos a trabajar y necesitar en la obra. Tomando esto en cuenta ya podemos hablar sobre dosificacin, pero adems se deben tomar en cuenta caractersticas intrnsecas del agregado fino como lo son sus gravedades especficas, porcentaje de absorcin y por parte del proveedor la granulometra del agregado.En el cdigo ssmico de Costa Rica encontramos la siguiente tabla de dosificacin segn el tipo de mortero:

Fuente: CSCR 2002El mortero no se encuentra limitado en su trabajabilidad u propiedades finales por su dosificacin y relacin agua cemento, pues dependiendo de las necesidades y presupuesto de la obra as podemos utilizar aditivos que nos ayudaran a mejorar una o ms propiedades de la mezcla. Entre los que podemos encontrar tenemos inclusores de aire, impermeabilizantes y plastificantes.El primero nos ayuda a una mejor lubricacin de la mezcla, evita la penetracin de agua y la segregacin. Los impermeabilizantes ayudan a disminuir la capacidad de absorcin de la mezcla y los plastificantes ayudan a mantener la trabajabilidad por mayor tiempo, disminuye la relacin A/C y favorece la durabilidad. (Arquitectura, 2002) (Casabone, 2005)

Segn la empresa Holcim se tiene para el cemento tipo l de uso general la siguiente especificacin de la resistencia que alcanza a distintos das, su contenido de aire y el tiempo en el que se alcanza la fragua tanto final como inicial:

Equipo y MaterialesBalanzaCon un incertidumbre de 0,01g. [1]

ApisonadorInstrumento de hule flexible que permite llenar con uniformidad los moldes. [1]

Mesa de FlujoEstructura con un plato en forma de circulo de dimetro (255 2.5) mm y la otra parte es un cono truncado, cuyas dimensiones son: dimetro mayor de (100,0 0,5) mm, dimetro menor de (70,0 0,5) mm y de altura (50,0 0,5) mm. [1]

Batidora Batidora industrial con dos velocidades, una de (140 5) r/min y (285 10) r/min. [1]

Cuchara

EnrasadorPieza de metal plana y larga. [1]

Moldes para cubosMoldes de 3 agujeros y cada uno tiene de lado 50 cm. [1]

PaoPieza de tela usada para limpieza y secado de los instrumentos.

Probeta Medidor de la cantidad de agua, debe ser de capacidad mxima de 500ml. [1]

[1] Segn norma ASTM C-109

ProcedimientoMezclado del mortero1. Medir 1500g de arena en estado seco y 500g de cemento tipo l. 2. Como deben de hacerse diferentes muestras con diferentes cantidades de agua entonces se debe medir para la primera 300g, para la segunda 325g y por ltimo 350g para luego pasar a la batida que se explicar en seguida.3. Se agrega el agua a la batidora y el cemento, se agitan a velocidad baja por 30 segundos la mezcla.4. Se detiene la batidora y se le agrega la arena, luego se mezcla por un minuto a velocidad media.5. Al haber terminado ese tiempo, se detiene nuevamente la batidora para quitar el material que qued en las paredes del tazn, se deja reposar por un minuto y medio, para luego pasar a la mesa de flujo.Determinacin del flujo 1. Secar y limpiar la mesa de flujo y el cono. 2. Colocar el molde en el centro de la mesa. 3. Colocar una capa de mortero de unos 25 mm de espesor y apisonar 20 veces con el apisonador en ngulos de 90 grados. 4. Colocar la segunda capa y apisonar de la misma forma que la dicha en el punto anterior. 5. Cortar el exceso de mortero en la parte superior del molde con ayuda del enrasador en forma perpendicular al molde y mediante un movimiento de serrucho. 6. Levantar el cono de flujo. Producir 25 cadas de la mesa de flujo en 15 s. 7. Medir cuatro veces el incremento del dimetro de la base de mortero. 8. Anotar el promedio de los incrementos del dimetro de la base de mortero.

Llenado de los cubos de mortero1. Se llena los cubos a la mitad y se apisonan 16 veces y despus otras 16 veces en ngulo de 90.2. Se llena la otra mitad de la misma forma descrita anteriormente.3. Con ayuda del enrasador se corta el sobrante y se nivela la mezcla, eso se hace en forma de serrucho de tal manera que no queden espacios vacos.4. Se deja en la cmara hmeda por 7 das y se procede a la prueba de resistencia.Determinacin de la resistencia del mortero1. Sacar las muestras de la cmara hmeda.2. Colocarlas en la mquina de compresin.3. Aplicar la carga a las muestras a una velocidad en un intervalo entre 20 y 80 segundos. 4. Registrar la mayor lectura y anotarla.5. Repetir pasos anteriores para todas las muestras.6.

ResultadosCuadro1. Datos previos para la fabricacin de la muestraPorcentaje de absorcin4,80%

Humedad4,50%

Cemento(500,00 0,01) g

Arena(1500,000,01) g

Fuente: Datos experimentales

Correccin de la mezcla % D = 4,8 % (capacidad de adsorcin)% W = 4,5 % (humedad de la arena) = 0,3 % (porcentaje de agua que le hace falta adsorber el agregado)Ps = 1500 g de arenaPs = 1500 g * 4,5 % Ps = 67,5 g

Parena = 1500 g + 67,5 gParena = 1567,5 gPs * = Agua para saturar la arena Ps * = 1500 g * 0,3 % = 4,5 g (cantidad de agua en gramos a agregar para saturar la arena)

Cuadro 2. Datos tericos a utilizar en laboratorioPruebasA/C tericoW Terico

10,60300

20,70350

30,75375

Fuente: Datos experimentales

Cuadro 3. Correccin por humedad de la arena con su respectiva relacin agua cementoMuestraCemento (g)Arena (g)Agua (g)Nueva A/C

15001567,5304,50,61

25001567,5354,50,71

35001567,5379,50,76

Fuente: Datos experimentales

Cuadro 4. Relacin agua-cemento vs Resistencia de morteroPruebaAgua (cc)A/CW tericoW aadido% AguaLecturaInicial(0,01) mmLecturafinal(0,01) mm% FlujoMolde #

1304,50,603004,50,61101,60151,05495

2354,50,703504,50,71101,60213,931116

3379,50,753754,50,75101,60213,801289

Fuente: Datos experimentales.

Cuadro 5. Lectura de dimetro de la muestra con sus promediosMuestra #1Muestra #2Muestra #3

Lectura(0,01) mmLectura(0,01) mmLectura(0,01) mm

1156,101218,501226,50

2151,002213,402232,30

3147,603209,003233,00

4149,504214,804235,40

Promedio151,05213,925231,8

Fuente: Datos experimentales.

Cuadro 6. Resistencias a los 7 das de edad de los cubos de concreto elaborados con las caractersticas del cuadro 4MuestraCuboEdad(das)rea(mm2)Carga(5) kgResistencia(kg/cm2)Resistencia(Mpa)Promedio(Mpa)

1572,5813760145,6814,28

572,5813573138,4313,57

572,5813867149,8214,69

14,18

2672,5812640102,2810,03

672,581253398,149,62

672,5812667103,338,61

9,42

3972,581208980,947,94

972,581224286,868,52

972,5812199*85,208,35

8,27

Fuente: Datos experimentales.

Anlisis de ResultadosEn el cuadro 4 el flujo de la muestra N 2 arrojo un 111 % lo cual dicho porcentaje esta dentro del rango de (110 5) % argumentado por la norma ASTM C-109. En el mismo cuadro para la muestra N1 con un flujo de 49 % y la muestra N3 de un 128 % no cumplen con el parmetro de medida establecido por la norma. Estos porcentajes fuera de lo que establece ASTM C109 son malas proporciones de agua a agregar a la mezcla, entre mayor cantidad de agua contenga la muestra es ms trabajable pero su resistencia disminuye, lo anterior al aumento de espacios vacios al evaporarse el agua, por el contrario entre ms seca sea el mortero su trabajabilidad es menor.En el cuadro 5 se observan las cuatro medidas del dimetro para la determinacin del flujo, estas realizadas despus de los 25 golpes en la mesa de flujo; de las cuales para cada muestra se obtuvo un promedio de la lectura final, mediantes el promedio del dimetro de la muestras final y con respecto al dimetro inicial se obtuvo el flujo indicado en el cuadro 4.La cantidad de agua en los morteros es un parmetro muy importante, cuando este es menor al requerido la hidratacin queda incompleta, si es mayor a la especificada la mezcla reduce su poder aglutinante, sin embargo si la cantidad de agua se encuentra entre un rango muy cercano al establecido, la resistencia a la compresin es muy buena. Desde el punto de vista del agregado fino, esta brinda comportamiento mecnico y ayuda a reducir los cambios volumtricos, lo que nos favorece la disminucin de fisuras.De acuerdo al cuadro 6 la resistencias de la muestra 1 dio un promedio de 14,18 MPa a los 7 das, mediante una proyeccin se determina la resistencia esperada para los 28 das siendo esta de 20,26 MPa, para dicha muestra el porcentaje de flujo fue de un 49% dicho dato de acuerdo a la norma ASCT C-109 no cumple con la especificacin requerida ya que se estable un porcentaje de flujo de un (110 5) %; si bien es cierto para dicha muestra se obtuvieron las resistencias mayores, estas son a consecuencia de la escases de agua presente en la muestra adems de el proceso de compactacin. De acuerdo a la norma INTE 06-03-04-08 establece que un mortero con una resistencia igual o mayor al 17,2 MPa se puede clasificar de tipo A siendo este el caso, sin embargo dicha muestra por tener un porcentaje de flujo muy inferior a lo que establece la norma no se debe de aceptar como mortero de pega.Para la muestra 2 se determino una resistencia promedio a los 7 das de 9,42 MPa y a los 28 das 13,46 MPa, al realizar dicha muestra se obtuvo un porcentaje de flujo de un 111 % encontrndose dentro de la especificacin de la norma ASTC C-109, de acuerdo al INTE 06-03-04-08 dicho mortero se puede clasificar como tipo B ya que su resistencia es superior de 12,4 MPa y inferior a 17,2 MPa; dicha muestra arroja resistencias optimas para la utilizacin de mampostera tipo A y B de acuerdo a lo que establece el cdigo ssmico (CSCR 2002), esta clasificacin se basa en la resistencias de las piezas prefabricadas. Finalmente para la muestra 3 obtuvimos una resistencia a los 7 das de 8,27 MPa y 11,81 MPa a los 28 das, dicha muestra con una relacin agua cemento de 0,76 arrojo un flujo de 128 % encontrndose fuera de los parmetros estandarizados de la norma ASTM C-109, de acuerdo a dichas resistencia y comparando con la norma INTE 06-03-04-08 dicho mortero se puede clasificar como uno de tipo C, ya que la resistencia es menor a las 2 muestras anteriores por su exceso de agua, de acuerdo al cdigo ssmico de Costa Rica 2002 este mortero es adecuado utilizar solo en mampostera de clasificacin C donde su fm sobre su rea neta es de 60 kg/cm2.

Conclusiones Relacin agua cemento para muestra 1 es de 0,61 (Ver cuadro 4) Relacin agua cemento para muestra 2 es de 0,71 (Ver cuadro 4) Relacin agua cemento para muestra 3 es de 0,76 (Ver cuadro 4) El flujo de la muestra 1 es de 49 %, para la muestra 2 es de 111 % y para la muestra 3 es de 128 %, comparando los 3 flujos con la norma ASTM C-109 la que cumple con la especificacin al flujo de 110 5 % es la muestra 2 (ver cuadro 4). La resistencia a compresin para la muestra 1 es de 20,26 MPa a los 28 das de acuerdo a lo que establece INTE 06-03-04-08 es un mortero tipo A. La muestra 2 cuyo flujo estuvo dentro de lo permitido arrojo una resistencia de 13,46 MPa a los 28 das clasificndose como mortero tipo B de acuerdo a INTE. La muestra 3 arrojo una resistencia de 11,81 MPa a los 28 das siendo esta la menor por exceso de agua presente en la mezcla. De acuerdo al cdigo ssmico de Costa Rica, la muestra 1 se puede clasificar como de tipo A, la 2 de tipo B y la 3 de tipo C.

Recomendaciones Llevar un mejor control de los tiempo y manejar las especificaciones de las normas a utilizar. Evitar que en la meza de flujo se encuentren residuos tanto lquidos como slidos, debido a que pueden afectar el flujo de la muestra y consecuentemente su resistencia. Asegurarse tomar los datos de la humedad relativa y la temperatura presentes en el laboratotrio a la hora de ejecutar el ensayo.

Bibliografa

Araya, M. (2011). Material de Clase. Cartago, Costa Rica.Arquitectos, C. F. (2002). Cdigo Ssmico de Costa Rica. San Jos.Arquitectura, F. d. (2002). Construccin 1. Morteros. Uruguay.Casabone, H. G. (2005). Albailera Estructural. Obtenido de http://books.google.com/books?id=hAseV7yYZG8C&printsec=frontcover&hl=es#v=onepage&q&f=falseCrespo, S. (s.f.). Materiales de Construccin para la Edificacin y Obra Civil. Recuperado el 24 de octubre de 2011, de http://books.google.co.cr/books?id=RyjhO09ccsMC&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false

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