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