Post on 20-Jan-2016
UNIVERSIDAD NACIONAL
“Santiago Antúnez de Mayolo”
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CURSO
RESISTENCIA DE MATERIALES
LABORATORIO I
PRE INFORME
TEMA
“MORTEROS DE CONCRETO”
DOCENTE
Ing. FERNANDO M. ARIAS ENRIQUEZ
ESTUDIANTE
FLORES LLANQUI Christian Dennis
CODIGO
03.0297.7.UC
Enero del 2006
I. INTRODUCCIÓN
Para la determinación de propiedades mecánicas de los materiales, desarrollo de nuevos
productos y realización de las actividades de control de calidad de los materiales de
construcción, el Ingeniero Civil debe realizar pruebas y ensayos de los mismos.
El laboratorio de Resistencia de Materiales, permite la realización de estas actividades,
caracterizando y verificando el comportamiento de los principales materiales de
construcción, tales con acero, mortero, concreto, madera y mampostería, bajo las
solicitaciones de diferentes tipos de esfuerzos.
Adicionalmente, el laboratorio permite al Ingeniero observar el comportamiento de los
diferentes materiales y comprobar la formulación del modelo desarrollado, bien sea con la
resistencia de materiales ó el análisis estructural, para predecir su comportamiento en el
proyecto.
En el presente informe se dan algunas definiciones y conceptos teóricos sobre los
morteros de cemento sometidos a cargas, cuya experiencia la realizaremos mas adelante
en el laboratorio de resistencia de materiales.
II. OBJETIVOS
- Determinar las características resistentes y elásticas del mortero de concreto.
III. FUNDAMENTO TEÓRICO
1. ARENAS
Se llaman arenas al conjunto de partículas a granos de rocas reducidos por fenómenos
mecánico-químico-naturales acumulados en los ríos y corrientes acuíferos en estratos
aluviales y médanos que se forman por descomposición. También se llama al conjunto de
piedras producidas por acción mecánica o artificial. Las primeras son las arenas naturales
y las segundas son arenas artificiales.
Las mejores arenas son las silíceas por su pureza o estabilidad química, son aquellas en
las que predomina el silicio.
El papel que desempeña la arena o agregado fino en los morteros es la de dar resistencia a
la masa.
En la técnica de concreto de cemento Pórtland es usual establecer que el agregado fino es
el material que pasa una criba de vacíos de ¼” o sea la Nº 4.
En cuanto a la influencia de la arena en la elaboración de morteros:
- Cuando la arena esta debidamente graduada, es decir con sus granos de
diferentes dimensiones, ofrece el menor volumen de vacíos y proporcionará el
mortero más denso, condición que se obtiene con la presencia de una cantidad
de granos gruesos en la arena.
- Con el mínimo porcentaje de vacíos se producirá un mortero más resistente,
empleando arena de granos de superficie angulosa y granos gruesos, que si la
arena fuera de granos redondeados y finos.
- De dos arenas que tienen el mismo porcentaje de vacíos, proporcionará mejor
mortero, en cuanto a densidad y resistencia, la arena gruesa porque para un
determinado volumen de mezcla, se tendrá menos vacíos.
2. CEMENTO
Por su naturaleza se puede decir que es cualquier material aglomerante, capaz de unir
fragmentos de propiedades físicas diferentes.
Químicamente es un compuesto con propiedades adhesivas que tiene la capacidad de unir
fragmento en forma sólida o en forma líquida. En esta categoría tenemos el cemento duco,
acrílico (pegadit), la cal y el cemento asfáltico (asfalto).
En ingeniería, el cemento se conoce como cemento portland. Es una mezcla de calizas y
arcillas pulverizadas a grandes temperaturas, con adición de yeso que al entrar en contacto
con el agua, desarrolla la capacidad de unir fragmentos de grava y arena, para formas un
sólido único o piedra artificial, conocida con el nombre de concreto.
Por definición el cemento es el que proviene de la pulverización del clínker obtenido por
fusión incipiente de materiales arcillosos y calizos, que contengan óxidos de calcio,
silicio, aluminio y fierro en cantidades convenientemente dosificadas y sin más adición
posterior que yeso sin calcinar, así como otros materiales que no excedan del 1% del peso
total y que no sean nocivos para el comportamiento posterior del cemento, como pudieran
ser los álcali.
Cemento Pórtland Tipo I.
Este cemento está destinado al uso común y corriente en construcciones de concreto y
trabajos de albañilería. Su uso está recomendado en todas aquellas obras en las cuales no
se requieren características y/o especificaciones de otros tipos especiales de cemento. Este
cemento se recomienda para la construcción de estructuras de edificios, estructuras
industriales, viviendas unifamiliares, conjuntos habitacionales, y todas aquellas obras que
se construyan sobre terrenos con exposición menor de 150 p.p.m.' de sulfato soluble en
agua.
3. MORTERO DE CEMENTO
El mortero es la mezcla de un aglomerante, agregado fino y agua. Y el mortero de
cemento resulta de la mezcla del cemento, agregado fino y agua.
La dosificación de la arena y el cemento en este mortero se puede realizar por uno de los
métodos siguientes:
- Por peso
- Por volúmenes conocidos de los envases de cemento y volúmenes medidos de arena
- Por volúmenes medidos de cemento y arena
El mejor sistema de dosificación es por peso, y es el que se emplea, de preferencia en los
laboratorios. La objeción que se le hace es que la humedad de la arena puede falsear la
dosificación teórica, pero esta humedad no pasa nunca del 5%. No se emplea en las obras
porque no es suficientemente práctico.
Por volúmenes conocidos de los envases de cemento y volúmenes medidos de arena es la
más usada en los trabajos y es casi universal. Y el último que es el menos recomendable
Las dosificaciones más usadas en albañilería es de 1:2 a 1:6.
La resistencia del mortero depende:
- De la proporción de cemento empleada
- Del tamaño de los granos de arena y de su granulometría
- De la cantidad de agua usada
- Del grado de compacidad obtenida en la manipulación
En cuanto al agua, cuando hay exceso de agua ejerce las siguientes influencias:
- Aumenta el tiempo de fragua
- Disminuye la resistencia, teniendo mayor influencia en los ensayos a corto plazo que
en los de largo plazo
- Aumenta la cantidad de lechada en la superficie libre del mortero
- Tiende a producir la separación de la arena, del cemento.
Por lo contrario en defecto del agua, produce:
- Acortamiento en el tiempo de fragua.
- Incremento en la porosidad y por consiguiente decrecimiento de la impermeabilidad.
- Decrecimiento de la resistencia.
RESISTENCIA A LA TENSIÓN
En condiciones normales esta resistencia aumenta muy rápidamente durante los primeros
días, pero la proporción de este incremento disminuye también con rapidez. Alos 7 días la
resistencia es casi la mitad o las dos terceras partes de la resistencia máxima, que se
produce a los tres meses.
En el laboratorio esta resistencia se ensaya por maquinas que se definen como balanzas de
dos palancas. Las pruebas se hacen con probetas en forma de ocho y de dimensiones
reglamentarias.
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
En los laboratorios los ensayos se hacen por medio de prensas, generalmente hidráulicas,
con las cuales se someten a compresión las muestras, que casi siempre son cilindros de 2”
de diámetro y 4” de altura.
4. LEY DE HOOKE
Esta ley establece que si se aplica una carga externa axial a un cuerpo, el esfuerzo es
directamente proporcional al modulo elástico o de rigidez, siempre y cuando no se
sobrepase el límite de proporcionalidad, esto es:
Donde:
Es el esfuerzo normal
E Es el modulo de elasticidad
Es la deformación unitaria
GRAFICO ESFUERZO VS DEFORMACIÓN UNITARIA
El ensayo de tracción en ingeniería es ampliamente utilizado, pues suministra información
sobre la resistencia de los materiales utilizados en el diseño y también para verificación
de especificaciones de aceptación. Estos ensayos son simulativos pues tratan de
reproducir las condiciones reales de trabajo.
Casi todos los materiales tienen una combinación de comportamiento elástico y plástico
en mayor o menor proporción.
Elasticidad:
Es la propiedad de un material en virtud de la cual las deformaciones causadas por la
aplicación de una fuerza desaparecen cuando cesa la acción de la fuerza. “Un cuerpo
completamente elástico se concibe como uno de los que recobra completamente su forma
y dimensiones originales al retirarse la carga"
Plasticidad:
Es aquella propiedad que permite al material soportar una deformación permanente sin
fracturarse. Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido
de aplicación de la fuerza.
5. RAZÓN DE POISSON
Cuando una barra se somete a tensión, el alargamiento axial va acompañada de una
contracción lateral que suele ser muy pequeña.
La deformación unitaria lateral en cualquier punto de la barra es proporcional a la
deformación unitaria axial en el mismo punto si el material es elástico lineal.
La razón de la deformación unitaria lateral a la deformación unitaria axial se conoce como
razón de Poisson y se le denota por la letra griega nu.
IV. MATERIALES Y EQUIPOS
- Recipientes para el pesado y preparación del mortero de concreto
- Tamiz Nº 4, para la obtención del agregado fino
- Moldes:
Son de forma cúbica de 50 mm. De lado, hechos de material anticorrosivo y
suficientemente rígidos para evitar su deformación durante el moldeo de los
especimenes. Los moldes no deben tener mas de tres compartimientos cúbicos y no ser
separables en mas de dos partes. Al hacer el ensamblaje de ellos, sus partes deben
quedar sujetos firmemente y sus dimensiones deben cumplir con las siguientes
condiciones.
Las caras interiores deben ser superficies planas con una tolerancia máxima de 0.025
mm. Para moldes nuevos.
El ángulo entre caras interiores adyacentes y entre caras interiores y los planos
horizontales superior o inferior del molde debe ser de 90º ± 0.5º medido en puntos
distantes de la intersección de las caras.
- Espátula
- Cemento
- Arena gruesa
- Agua
- Aceite mineral
- Otros.
V. PROCEDIMIENTOS TEÓRICOS
ELABORACIÓN DE ESPECIMENES
Se mezcla una cantidad suficiente de muestra en la proporción de 1:4 o 1:5 de
consistencia normal para obtener no menos de 1000 ml de mortero.
El porcentaje de agua en peso con respecto al cemento debe estar entre 20% a
40%. Determinado por ensayo de determinación de manera que la mezcla sea de
consistencia plástica evitando los extremos fluida o tiesa, cuanto menos sea la cantidad
de agua empleada, mayor es la posibilidad de lograr resistencia aceptables.
Se cubren los moldes con una película delgada de aceite y se colocan sobre un
vidrio o sobre una placa de metal aceitada. Se coloca una capa de pasta de 25mm de
espesor aproximadamente, en cada molde, con una espátula de metal ancha, para
eliminar las burbujas de aire. Se llenan los moldes hasta un punto ligeramente por
encima de sus bordes siguiendo el mismo procedimiento de llenado y amasado que se
uso para la primera capa. Se alisa la superficie retirando todo mortero en exceso.
Después de fraguado el mortero luego de las 24 horas, se retiran los cubos del
molde y se colocan en agua durante 14 días para el proceso de curado
Se secan los cubos de mortero a temperatura ambiente para el proceso de ensayo.
ENSAYO DE MUESTRAS Y ESPECIMENES
Para la selección granulométrica se deberá tamizar toda la muestra a través de la
malla Nº 4.
Una ves que los cubos se hallan secado, se pesan y se determinan sus dimensiones
para una evaluación estadística midiendo cada dimensión mínimo 5 veces.
Se procede al ensayo de resistencia a la compresión de la manera siguiente:
- Se colocan los cubos en la maquina de ensayo, de manera que la carga
sea aplicada sobre las superficies formadas por las caras verticales de los moldes.
- Se aplica una carga entre 1 y 3 Kg/cm2 por segundo y continuamente sin
impacto.
- Se expresa la resistencia a la compresión del material, como el promedio
de los 6 cubos, excepto si los valores obtenidos para uno o dos de los cubos, varían
en mas del 15% del valor promedio de los seis, en cuyo caso se descartan y se
expresa la resistencia a la compresión por el promedio de los valores de los cubos
restantes. En caso de que tres o más cubos varíen en más del 15 % del promedio, se
deben descartar los resultados y repetir los ensayos.
- Se toman lecturas de carga, deformación axial y deformación transversal
cada 5 segundos.
Para la deformación de la sección sometida a esfuerzo se deberá tomar las medidas con
un vernier por lo menos 5 veces cada lado, obteniendo la sección de los valores
promedios calculados de las caras verticales de los moldes.
Conocidos los pesos y las dimensiones de cada cubo se determinará la densidad
aparente de cada cubo.
VI. CONCLUSIONES
- La resistencia a la compresión del mortero de concreto dependerá de la
proporción de cemento empleada, del tamaño de los granos de arena y de su
granulometría, de la cantidad de agua usada, del grado de compacidad obtenida
en la manipulación.
- El molde para el mortero se debe elaborar con cuidado y teniendo en cuenta las
pautas dadas en la guía, para que el ensayo de laboratorio resulte
satisfactoriamente.
- El ensayo de resistencia a la compresión se realizará en el laboratorio y con la
maquina diseñada para tal fin.
- La grafica esfuerzo vs. Deformación nos sirve para determinar el modulo de
rigidez del mortero de concreto
- Cuando se produce una deformación axial también se producirá una
deformación lateral.
VII. DETALLES
Materiales y equipos
Maquina de ensayo a compresión
Bolsa de cemento
Tamices
Molde
VIII. BIBLIOGRAFÍA
- REGAL M. Alberto. Materiales de construcción. Edit. Universidad Nacional
de Ingeniería. Lima – 1984. Pp.17-47
- GERE. Mecanica de materiales. Edit. Internacional Thomson editorial. Cuarta
edición.
- http://fing.javeriana.edu.co/ingenieria/lab_ing_civil
- http://materiales.eia.edu.co/laboratorios/traccion/
ensayo_de_traccion1.htm