Determinacin de la Fluidez de pastas de Cemento con Aditivo PLASTIFICANTE y SUPERPLASTIFICANTEUNT 2014

INDICE

I.RESUMEN1II.OBJETIVOS1III.FUNDAMENTO TEORICO21.Cemento Portland Tipo I22.Plastificante22.1.Efecto33.Adiciones3A.Agentes modificadores de viscosidad4B.Superplastificante4C.Aditivo sper plastificante5IV.MATERIALES E INSTRUMENTOS7V.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL8VI.RESULTADOS10VII.DISCUSIN DE RESULTADOS12VIII.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES14IX.BIBLIOGRAFIA15

I. RESUMEN

El presente trabajo de laboratorio titulado: DETERMINACIN DE LA FLUIDEZ DE PASTAS DE CEMENTO CON ADITIVO PLASTIFICANTE Y SUPERPLASTIFICANTE tiene por objetivo analizar la relacin del porcentaje de aditivo plastificante y superplastificante, as como la relacin agua/cemento en la fluidez de la pasta de cemento, adems de determinar el porcentaje ptimo de estos aditivos en la paste de cemento.

Para el desarrollo de la prctica utilizamos el Cono de Marsh, con el cual se midi el tiempo de paso de la pasta de cemento por l. Adems se experiment con relaciones de agua/cemento de 0.5; y con porcentajes de aditivos plastificantes y superplastificantes de 0 a 1.2 %.

Con esta experiencia se determin que el superplastificante da mayor fluidez a la pasta de cemento que el plastificante, adems observamos que a partir del 0.8 % el tiempo adquiere tendencia lineal, cuyo anlisis ms profundo se ver en el desarrollo del presente informe.

Concluimos entonces que los plastificantes y superplastificantes son beneficiosos para situaciones donde se requiere mayor fluidez de la paste de cemento.

A continuacin le presentamos el desarrollo de nuestro trabajo de laboratorio.

II. OBJETIVOS

Determinacin de la fluidez de pasta cementosa mediante el Cono de Marsh. Determinar el comportamiento del % plastificante en el tiempo de fluidez para el cemento tipo I. Determinar el punto de saturacin para el cemento tipo I.

III. FUNDAMENTO TEORICO

1. Cemento Portland Tipo IDe uso general en la construccin, que se emplea en obras que no requieren propiedades especiales. Descripcin El cemento portland tipo I es un cemento de uso general que cumple con los requisitos de las normas tcnicas NTP 334.009 y ASTM C150.El cemento portland tipo I se fabrica mediante la molienda conjunta de Clinker tipo I y yeso que le brindan mayor resistencia inicial y menores tiempos de fraguado.Propiedades Mayores resistencias iniciales Menores tiempos de fraguadoAplicaciones Obras de concreto y concreto armado en general Estructuras que requieran un rpido desencofrado Concreto en clima fro Productos prefabricados Pavimentos y cimentacionesFIGURA 1. Cemento Pacasmayo Tipo I utilizado en la investigacin

2. PlastificanteSe define como aditivo que permite, para una misma docilidad, una reduccin de la cantidad de agua en un hormign dado o que, para una misma cantidad de agua aumentan considerablemente esta docilidad o, incluso permiten obtener estos dos efectos simultneamente.

El aumento de docilidad permite la colocacin del hormign en estructuras complicadas, con alta densidad de armadura o con efectos superficiales especiales sin necesidad de incrementar cantidad de agua de amasado y por consiguiente la dosis de cementopara obtener las resistencias especificadas.

La disminucin de la dosis de agua y en consecuencia de la razn agua-cemento, manteniendo una determinada trabajabilidad, permite aumentar la compacidad del hormign y, por consiguiente, su resistencia, impermeabilidad y durabilidad. Por la misma razn, la retraccin y en consecuencia, la tendencia a la fisuracin se ven disminuidas.La accin de los aditivos plastificantes puede ser causada por el efecto combinado de acciones de tipo fsico, qumico y fsico-qumico, dependiendo la preponderancia de alguna de ellas de su composicin.La accin fsica deriva principalmente de la incorporacin de aire que producen algunos aditivos, cuyas burbujas, al actuar como especies de rodamientos entre las partculas slidas, disminuyen la friccin interna.La accin qumica proviene principalmente de una disminucin de la velocidad de hidratacin de los constituyentes del cemento, especialmente de los aluminatos. Se obtiene de este modo una accin ms completa (mejor mojado) de los granos de cemento, lo que permite tambin disminuir el roce interno entre las partculas.2.1. EfectoEl principal efecto producido por los aditivos plastificadores - reductores de agua incide sobre la trabajabilidad del hormign en su estado fresco. Este efecto puede traducirse en una reduccin de la dosis de agua, si se mantiene constante la docilidad o fluidez del hormign, o en un aumento de su docilidad, si se mantiene constante la dosis de agua del hormign.3. AdicionesLas adiciones constituyen los distintos tipos de finos que se emplean en la elaboracin del concreto con la finalidad de obtener caractersticas especficas y que son generalmente utilizados como material reemplazante del cemento con el objeto de reducir costos y mejorar la trabajabilidad de las mezclas.

Estos quedan definidos por el tamao mximo de sus partculas, las cuales varan normalmente entre 80 y 125 micras.

El objetivo principalmente al utilizarlos es el de proporcionarle a la mezcla la cohesin adecuada para evitar la segregacin de los ridos gruesos y la exudacin del agua durante su colocacin, as como tambin mejorar sus propiedades en estado fresco as como en estado endurecido.A. Agentes modificadores de viscosidadEs un aditivo diseado especialmente para colar concretos que carece de finos o de bajo contenido de material cementante, evita la separacin de los agregados de la pasta de cemento, garantiza en el bombeo una excelente lubricacin en la tubera sin problema alguno. Es libre de cloruros; adems puede usarse en combinacin con los aditivos reductores de agua de alto rango. Una dosificacin recomendada es de 0.1 a 1.5 % sobre el consumo de cemento considerado en el diseo.

Caractersticas Incrementa la trabajabilidad. Mayor cohesin y trabajabilidad. No incluye aire al concreto. Facilidad de bombear el concreto. El flujo de descarga de concreto es continuo. Reduce la friccin entre las paredes y el concreto.

B. Superplastificante

Corresponden a una nueva generacin de aditivo plastificadores en base a productos melamnicos o naftalinicos, constituyendo una evolucin de los aditivos reductores de agua, en que la absorcin y la capacidad de dispersin del cemento es mucho ms acentuada.Esto se traduce en un enorme aumento de la trabajabilidad del hormign, sin modificar la cantidad de agua. El resultado es un hormign muy fluido (autonivelante), de baja tendencia a la segregacin.Pueden utilizarse tambin como reductores de agua, siendo posible en este caso, dado su apreciable efecto, alcanzar disminuciones en la cantidad de agua entre 20% y30%. Ello permite obtener un fuerte incremento en las resistencias, especialmente en las primeras edades, por lo que pueden utilizarse como aceleradores de endurecimiento o aditivos para hormigones de alta resistencia.

Efectos Estos superplastificantes, actan sobre las partculas de cemento impidiendo la floculacin, mediante repulsin electrosttica. Los superplastificadores se emplean en dosis mayores que los plastificadores reductores de agua, (0.8 a 3%) y pueden ser agregados al final del amasado sin diluir previamente en el agua. El efecto sobre la trabajabilidad del hormign se mantiene entre 30 y 60 minutos segn el aditivo, caracterstica que hace conveniente agregarlo inmediatamente antes del trmino del amasado y obliga a una rpida colocacin. El efecto se termina una vez transcurrido el tiempo sealado, volviendo el hormign a su docilidad inicial. Eventualmente puede agregarse una nueva dosis, remezclando el hormign con el fin de prolongar el efecto por otro periodo. Los hormigones fluidos obtenidos con estos aditivos pueden ser colocados con gran facilidad, pues son prcticamente autonivelantes y por lo tanto se reduce el trabajo de colocacin y se elimina la necesidad de vibrar salvo en zonas densamente armadas. Cuando los aditivos fluidificantes se emplean como reductores de agua se obtiene un incremento de algunas caractersticas del hormign endurecido, especialmente su resistencia, durabilidad e impermeabilidad. Por otra parte, debido a que no producen incorporacin de aire, el efecto en las resistencias es superior al obtenido conlos plastificantes-reductores de agua, especialmente en las primeras edades, lo que resulta muy conveniente para su empleo en hormigones pretensados, prefabricado y obras en que se requiere desarrollo rpido de resistencias. Otro factor importante a tener en consideracin, es sobre la base de ensayos de laboratorio y aplicaciones en obra indican que la sobredosis de aditivo superplastificantes o su aplicacin en un hormign de composicin inadecuada puede producir una fuerte segregacin, depositndose las partculas slidas en una masa compacta y dura, mientras el agua de amasado sube a la superficie del hormign.FIGURA 2. Efecto dispersante del superplastificante sobre los granos de cemento

C. Aditivo sper plastificante

Reductor de agua de alto rango SUPERPLASTIFICANTE EUCOEs un aditivo reductor de agua de alto rango, superplastificante y optimizador de mezclas de concreto (altas reducciones de cemento/m3)

Aplicaciones principales Como Superplastificante :Proporciona a la mezcla del concreto un incremento en el asentamiento sin necesidad de agregar ms agua , facilitando la colocacin del mismo hacindolo apto para el bombeo. Como Reductor de Agua de Alto Rango:Permite reducir hasta aproximadamente un 30% de agua logrando obtener un concreto con trabajabilidad, impermeabilidad y con altas resistencias en todas las edades (Resistencia a la Compresin)

Como Ahorrador de Cemento:Al disminuir la cantidad de agua Relacin a/c se consigue un incremento en las resistencias. Al reducir cemento manteniendo la relacin a/c inicial se consiguen iguales o superiores resistencias a las diseadas segn patrn reduciendo el costo por metro cbico de concreto.

Caracteristicas/beneficios Como Superplastificante :Proporciona manejabilidad para bombear las mezclas a largas distancias.Se puede re dosificar hasta 3 veces el aditivo en la mezcla.Adicionado en la planta, permite que el concreto sea transportado a largas distancias. Por el alto asentamiento que proporciona al concreto permite una buena colocacin del mismo evitando la formacin de cangrejeras. Incrementa la cohesividad del concreto fluido as tambin disminuye la segregacin.

Como Reductor de Agua de Alto Rango :Reduce la permeabilidad del concreto. Incrementa la resistencia a la compresin. Mejora el acabado del concreto (textura)

Rendimiento:EUCO 37 se dosifica del 0.5 al 2% peso del cemento, de acuerdo a las caractersticas deseadas.

Especificaciones/normasCumple por completo con los requerimientos de ASTM C-494, aditivos Tipo A y F.

IV. MATERIALES E INSTRUMENTOSMATERIALESINSTRUMENTOS

CementoBalanza

RecipienteCronometro

Cono de MARSH

Agua

Aditivo (plastificante) (SUPERplastificante)

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Mezclamos 1 kg de cemento tipo I con 1 lt de agua (relacin cemento agua: 1), removemos bien hasta para que se d una mezcla homognea. Tambin se puede trabajar con una relacin cemento agua de 0.5

FIGURA 3. Mezclando la pasta de cemento - agua2. La mezcla se vierte al embudo tapando con el dedo la parte inferior del embudo para que no se salga la mezcla.

FIGURA 4. Vertiendo la mezcla al cono3. Se quita el dedo de la parte inferior del embudo y se calcula cuanto tiempo demora en pasar toda la mezcla atreves del embudo.

FIGURA 5. Ensayo con el cono.4. A la mezcla con la que se est trabajando se le agrega aditivo (plastificante), el aditivo es el 0.2% del cemento usado en dicha prctica, y se vuelve a repetir la prctica.

5. Terminado con el 0.2%, se le agrega un porcentaje de plastificante de 0.4%, 0.6%, 0.8%, y se trabaja de la misma forma como se ha venido haciendo, se toma nota de los datos para luego hacer la respetiva grfica.

FIGURA 6. Datos tomados del ensayo

VI. RESULTADOSTabla 1: tiempo de paso por el cono de Marsh a diferentes porcentajes de aditivo en diferentes relaciones a/c. TIEMPO DE PASO POR EL CONO DE MARSH

r(a/c) 0,5 1

Adicin (%)PLASTIFICANTESUPERPLASTIFICANTEPLASTIFICANTESUPERPLASTIFICANTE

0221,52221,9546,6846,6

0,2181,5109,8246,4546,21

0,4149,47103,1946,3345,99

0,6140,0892,1546,2746,08

0,8108,5184,4746,2446,07

1106,6478,9446,2345,89

1,2101,1175,4246,2245,89

Grfica 1: tiempo de paso por el cono de Marsh vs el porcentaje de aditivo plastificante. Para una relacin a/c=0.5.

Grfica 2: tiempo de paso por el cono de Marsh vs el porcentaje de aditivo plastificante. Para una relacin a/c=1.0.

Grfica 3: tiempo de paso por el cono de Marsh vs el porcentaje de aditivo superplastificante. Para una relacin a/c=0.5.

Grfica 4: tiempo de paso por el cono de Marsh vs el porcentaje de aditivo superplastificante. Para una relacin a/c=1.0.

VII. DISCUSIN DE RESULTADOSGrfica 5: Influencia de diferentes porcentajes de aditivo adicionados a una mezcla cementante de relacin a/c = 1.0.

La lnea azul representa el comportamiento del aditivo plastificante aadido en diferentes porcentajes a una mezcla cementante.

La lnea roja representa el comportamiento del aditivo superplastificante aadido en diferentes porcentajes a una similar mezcla cementante.

Notamos que al aadir 0.4% de cada aditivo, luego de ser evaluado el tiempo que cada una de estas mezclas tardan en descender; el aditivo superplastificante desciende 0.34 segundos ms rpido que el aditivo plastificante.

A3: corresponde a la mxima diferencia de tiempo (0.34 segundos), cuando se ha utilizado 0.4% de aditivo. La mxima diferencia de tiempo a la cual nos referimos, nos indicara la cantidad ptima que debemos utilizar cuando deseamos obtener la mayor ventaja al utilizar el aditivo SUPERPLASTIFICANTE en una mezcla cementante de relacin a/c = 1.0.

Posteriormente al utilizar porcentajes diferentes y superiores a este (0.4%) la variacin de tiempo en cada lnea es de 0.11 para el aditivo PLASTIFICANTE y de 0.10 para la lnea de aditivo SUPERPLASTIFICANTE.

A4: corresponde a la diferencia de tiempo casi constante (0.33 segundos) cuando se ha utilizado 1.2% de aditivo para la mezcla cementosa.

A5: la razn considerada para el aumento de tiempo ocurrido en los porcentajes de aditivo aadido (0.6% y 0.8%) puede ser debido a que, en el ensayo realizado la mezcla fue la misma (se inici el ensayo con una mezcla para el porcentaje 0; para la evaluacin de una mezcla con 0.2% de aditivo se utiliz la ensayada anteriormente, por lo que podemos suponer que debido al tiempo trascurrido, los materiales cementantes comenzaron con su proceso de hidratacin haciendo la mezcla ms pastosa). Luego de ello, a partir del 1.0% de aditivo aadido, el ensayo se realiz con una nueva mezcla.

Grfica 6: Influencia de diferentes porcentajes de aditivo adicionados a una mezcla cementante de relacin a/c = 0.5.

A1: corresponde a la mxima diferencia de tiempo (71.68 segundos), cuando se ha utilizado 0.2% de aditivo. La mxima diferencia de tiempo a la cual nos referimos, nos indicara la cantidad ptima que debemos utilizar cuando deseamos obtener la mayor ventaja al utilizar el aditivo SUPERPLASTIFICANTE en una mezcla cementante de relacin a/c = 0.5.

A2: corresponde a la diferencia de tiempo casi constante (25.69 segundos) cuando se ha utilizado 1.2% de aditivo para la mezcla cementosa. Y que a partir de este porcentaje de aditivo aadido, la disminucin de tiempo que pueden alcanzar las posteriores mezclas a las cuales se les aada mayor porcentaje de aditivo plastificante como superplastificante es mnimo.

VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Al estar la mezcla en el cono tenda volverse no homognea, ya que por accin de la gravedad el cemento pasaba a la parte inferior y el agua a la parte superior, para evitar ello se debera estar golpeando constantemente el cono con una barrita metlica y as evitar el asentamiento.

El plastificante funciona mejor (le da mayor fluidez) en las pastas con menor relacin cemento agua, por ende es recomendable ser usado en las pastas con poca cantidad de agua en la cual queremos aumentar la fluidez.

Se lleg a establecer un porcentaje ptimo de adicin de un aditivo, en la cual el aditivo trabaje y cumpla con lo requerido, evitando aadir en exceso lo cual da el mismo resultado.

RECOMENDACIN:

El ensayo se debe realizar lo ms rpido posible y as evitar que el cemento comience su proceso de fraguado. Usar herramientas e instrumentos adecuados en el momento de pesar los porcentajes de cada aditivo a usar.

IX. BIBLIOGRAFIA

company, B. e. (21 de junio de 2005). Recuperado el 02 de diciembre de 2014, de hormigon-altas-prestaciones.com: http://www.hormigon-altas-prestaciones.com/aditivo-superplastificante euco37. (s.f.). Recuperado el 30 de noviembre de 2014, de carissrl.com: http://www.carissrl.com/archivos/euco37.pdf libre, W. l. (27 de febrero de 2014). Recuperado el 03 de diciembre de 2014, de es.wikipedia.org: http://es.wikipedia.org/wiki/Plastificante reologT9. (15 de enero de 2000). Recuperado el 01 de diciembre de 2014, de 3.ucn.cl: http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/reologT9.htm

1Laboratorio de Tecnologa del Cemento