CONTENIDO DE AIRE EN MORTEROS DE CEMENTO MTC E

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MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES (EM 2000)

CONTENIDO DE AIRE EN MORTEROS DE CEMENTO MTC E 612 - 2000

Este Modo Operativo está basado en las Normas ASTM C 185 y AASHTO T 137, los mismos que se han adaptado al nivel de implementación y a las condiciones propias de nuestra realidad. Cabe indicar que este Modo Operativo está sujeto a revisión y actualización continua.

Este Modo Operativo no propone los requisitos concernientes a seguridad. Es responsabilidad del Usuario establecer las cláusulas de seguridad y salubridad correspondientes, y determinar además las obligaciones de su uso e interpretación.

1. OBJETIVO

Describe el procedimiento que debe emplearse para determinar el contenido de aire en un mortero de cemento hidráulico.

2. CONDICIONES GENERALES

2.1 Temperatura y humedad. La temperatura ambiente y la de los materiales secos debe mantenerse entre 20 y 27,5 ºC, del agua de amasado debe ser de 23 ±1.7 ºC.

La humedad relativa del laboratorio no debe ser inferior al 50%.

3. APARATOS Y MATERIAL NECESARIO

3.1 Mesa de flujo, molde de flujo y calibrador, de conformidad con los requerimientos de la norma MTC E617 “Fluidez de Morteros de Cemento Hidráulico (Mesa de Flujo)”.

3.2 Calibrador o Medidor. Debe ser un cilindro de medida con un diámetro interior de 76.2 ±1.6 mm y una profundidad aproximada de 90 mm, patronado para contener 400 ±1 ml de agua a 23 ºC (véase Nota 1). Para los fines de este ensayo, la capacidad del medidor en ml, es el peso de agua en gramos contenida en éste, dividido por 0.998, sin hacer corrección por el efecto de flotación en el aire. Debe tener paredes de espesor uniforme, lo mismo que el fondo, y no inferiores a 2.92 mm. El peso del medidor vacío no debe ser mayor de 900 g; se construye de un material inatacable por el mortero de cemento.

Nota 1. La medida de 400 ml en el medidor puede ser calibrada rápidamente, llenándolo con agua destilada a 23 ºC, hasta un punto donde el menisco sobrepase en forma apreciable el borde, colocando una placa de vidrio limpio encima del medidor y permitiendo que el exceso de agua se escape. La ausencia de burbujas de aire debe ser comprobada a través del vidrio, para asegurar que el medidor está completamente lleno. Se tendrá cuidado de secar el exceso de agua de las paredes del medidor, antes de pesarlo.

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3.3 Mezcladora, recipiente y espátula. Deben cumplir con lo especificado en la norma MTC E611, correspondiente a: “Mezcla Mecánica de Morteros de Cemento Hidráulico, de consistencia plástica”.

3.4 Regla. Recta, de acero, con una longitud no menor de 102 mm y un espesor de 2.4 ±0.8 mm.

3.5 Espátula. Metálica, con una hoja de 150 mm de longitud y 13 mm de ancho, con bordes rectos y mango de madera.

3.6 Balanzas. De capacidad suficiente para pesar el mortero y el recipiente (aprox. 2 kg); la variación aceptable en 2 kg será ±1 g.

3.7 Tamices. De 850 µm (No. 20) y 600 µm (No. 30).

3.8 Probeta. De vidrio, con una capacidad de 250 ml graduadas cada 2 ml, para medir el agua de mezcla y que viertan el volumen indicado a 20 ºC. La variación aceptable es ±2 ml. Las líneas de las graduaciones principales deben ser circulares y numeradas. Las intermedias deben distinguirse por una longitud no menor de 1/5 de las principales y las menores deben tener una longitud no inferior a 1/7 de las principales. Las subdivisiones pueden ser omitidas para los primeros 10 ml.

3.9 Pisón. De material no absorbente, ni abrasivo, ni frágil, como por ejemplo un compuesto de caucho, con dureza Shore A de 80 ±10 durómetros, o roble seco no absorbente por inmersión durante 15 minutos en parafina a una temperatura aproximada de 200 ºC; debe tener una sección transversal de 13 x 26 mm y una longitud conveniente (130 a 150 mm). La cara apisonadora debe ser plana y normal a su eje longitudinal.

3.10 Barra. Debe ser de madera dura, con un diámetro de 16 mm y una longitud de 150 mm.

3.11 Cucharón. Debe ser metálica, ordinaria, tipo cocina, con una longitud total aproximada de 230 mm; la cavidad debe ser aproximadamente de 100 mm de largo, 63 mm de ancho y de 13 a 19 mm de profundidad.

3.12 Arena. La arena usada para hacer el mortero normal debe ser de sílice natural, normalizada para ensayos (ASTM C778), que pase por el tamiz de 850 mm (No. 20) y que quede retenida en el tamiz de 600 mm (No. 30). Se considera que cumple con la condición anterior, si al tomar una muestra de 100 g, una cantidad menor de 15 g es retenida en el tamiz de 850 mm (No. 20) y no más de 5 g pasan por el tamíz de 600 mm (No. 30), después de 5 minutos de tamizado continuo.

4. PREPARACION DE LA MUESTRA

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4.1 Mortero. La proporción del mortero patrón debe ser de 350 g de cemento y 1400 g de arena (estándar 20 – 30) con agua suficiente para obtener un flujo de 87.5 ±7.5% en la mesa de flujo, cuando se determina de acuerdo con el numeral 5.2

5. PROCEDIMIENTO

5.1 Mezcla de mortero. Debe hacerse de acuerdo con la norma MTC E611 “Mezcla Mecánica de Morteros de Cemento de consistencia plástica”.

5.2 Determinación de flujo. Se seca cuidadosamente la parte superior de la mesa de flujo y colocarse el molde de flujo en el centro de ésta. Usando la cuchara debe colocarse en el molde una capa de mortero de 25 mm de espesor aproximadamente, y golpearse 20 veces con el apisonador, ejerciendo una presión apenas suficiente para asegurar un llenado uniforme del molde.

Luego llenarse el molde con mortero y apisonarse del mismo modo como se especificó para la primera capa. A continuación cortar el mortero para obtener una superficie plana y nivelarse la pasta en la parte superior del molde usando la regla con un movimiento de corte. Debe secarse y limpiarse la mesa, teniendo especial cuidado de limpiar el agua existente alrededor de los bordes del molde. Al cabo de 1 minuto de haber terminado la operación de mezcla, debe retirarse el molde del mortero e inmediatamente después golpearse la mesa, dejándola caer desde una altura de 12 mm, 10 veces en 6 segundos. El flujo es el incremento del diámetro promedio de la masa de mortero debido a los golpes y se determina usando el calibrador, midiendo en la mesa de mortero al menos cuatro diámetros, equidistantes entre si y expresando tales diámetros como porcentaje del diámetro original. Se debe hacer el mismo procedimiento para distintos morteros de prueba, variando los porcentajes de agua hasta que el flujo especificado sea obtenido, usando mortero fresco en cada ocasión.

5.3 Peso para 400 ml de mortero: una vez que se encuentra la cantidad de agua que produce un flujo entre 80% y 95%, inmediatamente debe determinarse el peso para 400 ml de mortero, usando la masa sobrante de la mezcla para la cual se obtuvo el flujo mencionado y no aquella que se utilizó en la determinación de este. Usando la cuchara, se deposita suavemente el mortero dentro del medidor de 400 ml, en tres capas iguales, distribuyendo cada capa mediante el clavado de la espátula 20 veces alrededor de la superficie en el interior del medidor en una revolución completa. Debe considerarse un clavado de la espátula con un movimiento completo de esta hacia arriba y hacia abajo, sostenida en posición vertical y penetrando en la capa de mortero. Al distribuir la primera capa, la espátula no debe tocar el fondo del medidor. Al distribuir la segunda y la ultima capa, la espátula debe empujarse tan sólo con la fuerza suficiente para penetrar la superficie de la capa inmediatamente anterior.

Después de haber llenado el medidor y distribuido su ultima capa en la forma descrita, deben golpearse sus lados suavemente con el extremo de la barra para golpear una vez en 5 puntos ICG – Instituto de la Construcción y Gerencia MTC E 612 – 2000 / Pág. 3

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diferentes igualmente distanciados alrededor del medidor, con el fin de liberar aíre posiblemente atrapado en el mortero. Debe evitarse dejar espacios entre el mortero y las paredes como resultado de la operación de distribución. Luego se enrasa el mortero para obtener una superficie plana en la parte superior del medidor, mediante movimientos de sierra, realizando dos pasadas sobre toda la superficie, la segunda pasada en dirección tal que forme ángulo recto con la primera. Si al enrasar, granos sueltos de arena causan surcos en la superficie, tales granos deben ser removidos y debe volverse a enrasar. La operación completa de llenado y enrasado del medidor debe hacerse en un tiempo de 1½ minutos.

A continuación se limpia el mortero y el agua adherida a las paredes del medidor, y se pesa con su contenido, anotando el peso del mortero en gramos, luego de restar el peso del medidor.

6. CÁLCULOS

6.1 Fórmula usual. Calcúlese el contenido de aire del mortero a partir de la siguiente fórmula, la cual ha sido deducida según las características del medidor, las proporciones de la mezcla y tomando como peso específico del cemento Portland 3.15 y de la arena 2.65.

Contenido de aire

)

4 2000

(

)

7 .

182 (

100 n

por volume

%

p

W

+

−

=

Siendo:

W = Peso de 400 ml de mortero en gramos.

p = Porcentaje de agua en la mezcla basado en el peso del cemento usado.

Cuando el cemento hidráulico es diferente al Portland, el valor de su peso específico debe sustituirse por el 3.15 mostrado en la deducción de la fórmula que sigue a continuación.

6.2 Deducción de la fórmula Sean:

Wa = Peso actual o real del mortero por unidad de volumen, determinado según el ensayo. We = Peso teórico del mortero, por unidad de volumen, suponiendo no existencia de aire. Entonces:

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MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES (EM 2000) Contenido de aire W W -1 100 volumen por % e a     = Ahora: m g 400 W Wa= Donde:

W = Peso en g del mortero de los 400 ml (numeral 5.3).

p

xPx

xp

We

01 .

0

827 .

1

01 .

0

5

1

01 .

0

350

65 .

2 1400

15 .

3

350

01 .

0

350 1400

350 +

+

=

+

=

Donde:

P = Porcentaje de agua de mezcla basado en el peso del cemento. Sustituyendo Wa y We en la ecuación (2) se obtiene la ecuación (1).

7. INFORME

7.1 Se reportará el contenido de aire del mortero de cemento hidráulico en porcentaje por volumen, aproximando el dato al 1%.

8. PRECISIÓN Y TOLERANCIAS

8.1 Solamente deberá hacerse una determinación del contenido de aire en una mezcla. El contenido final de aire será el promedio de dos determinaciones.

8.2 Las dos determinaciones se harán sobre materiales (mortero, arena) similares. En caso de realizarlos un mismo operarlo, ambas determinaciones del contenido de aire no variarán entre si en más de 2%. Si las determinaciones son hechas en distintos laboratorios, no variarán entre si en más de 3%.

9. REFERENCIAS NORMATIVAS

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ASTM C 185

AASHTO T 137