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Materiales de Construcción Tema 3: Agua de Mezclas. Morteros CONTENIDOS Agua Normativas Usos Efectos de las impurezas Ensayos de caracterización Concentración tolerable de impurezas en el agua de mezcla Efectos negativos si se superan los valores limites permisibles de sustancias en el agua Consideraciones generales Morteros Definición Clasificación Propiedades en estado fresco Propiedades en estado endurecido Diseño de mezclas de mortero Normativas NTC 3459: Concretos. Agua para la elaboración de Concretos NTC 118: Cementos. Método de ensayo para determinar el tiempo de fraguado del cemento hidráulico mediante el aparato de Vicat NTC 121: Cemento Portland. Especificaciones físicas y mecánicas NTC 220: Cementos. Determinación de la resistencia de morteros de cemento hidráulico usando cubos de 50 mm o 50,8 mm de lado. NTC 3329:Concretos: Especificaciones del mortero para unidades de mampostería. Usos Efectos de las impurezas Ensayos de caracterización I. Tiempo de fraguado inicial: i. Criterio de aceptación: no debe diferir en más de 30 minutos con respecto al tiempo de fraguado de una muestra preparada con agua testigo (potable o destilada) II. Resistencia a compresión: i. Criterio de aceptación: la resistencia mínima debe ser al menos el 90% de la resistencia mínima de cubos de mortero elaborados con agua testigo (potable o destilada) Si los valores obtenidos se encuentran por fuera del rango establecido se debe buscar otra fuente de suministro Si la resistencia es menor al 90% pero superior al 80% de la resistencia de los cubos de referencia se debe contemplar la posibilidad de modificar el diseño de la mezcla (proporciones de mezcla) Si la resistencia es menor al 80% se debe buscar una fuente de suministro alternativa Ejercicio Se fabricaron cuatro cubos de mortero utilizando agua no potable disponible en la obra, y otros cuatro cubos de mortero utilizando agua potable. Se determinó la resistencia a la compresión después de 7 días de curado y se obtuvieron los valores de la tabla. Asimismo, se determinaron los tiempos de fraguado para la pasta elaborada con agua no potable, utilizando el procedimiento descrito en la NTC 118. Con base a los resultados, ¿Aceptaría el agua no potable para la elaboración de la mezcla? Justifique su respuesta Resistencia a compresión, en MPa Agua no potable Agua potable 27,6 27,4 26,9 28,1 25,5 29,3 27,7 27,9 Tiempo, minutos Penetración, mm Agua no potable Agua potable 30 40,0 40,0 45 40,0 40,0 60 40,0 40,0 75 39,0 39,0 90 39,0 39,0 105 37,0 37,0 120 30 36,0 135 23 36,0 150 21 27,0 165 18 18,0 180 12 7,0 195 10 5,0 210 5 3,0 225 2 2,5 240 0 1,5 255 0 1,0 270 0 0,0 Concentración tolerable de impurezas en el agua de mezcla Algunos acueductos o plantas de tratamiento adicionan para el consumo sustancias como cloro, sabores artificiales, flúor, que pueden afectar las propiedades de la mezcla. Cuando el agua proviene de un pozo es recomendable analizarla periódicamente para verificar el PH y las impurezas. Efectos negativos si se superan los valores limites permisibles de sustancias en el agua. Fraguado Endurecimiento Eflorescencias Corrosión Adherencia Expansión Aire incluido Hidratación PH X X Sustancias solubles X X X X X Sulfatos X X X X X X Cloruros X X X X Hidratos de carbono X X Sustancias orgánicas solubles en éter X X X X Consideraciones generales Agua con partículas en suspensión Provoca contracción por secado y eflorescencias de mar Provoca la corrosión del acero con algas Reduce la adherencia y disminuye la resistencia con azúcar Concentraciones mayores a 500 ppm afecta el tiempo de fraguado y la resistencia ácidas La mezcla atrapa grandes cantidades de aire afectando el endurecimiento Alcalinas Altas concentraciones de hidróxido de calcio, afecta la resistencia Morteros: Definición El mortero es una mezcla homogénea de un material aglomerante (cemento), un material de relleno (agregado fino o arena), agua y en algunas ocasiones aditivos. Nivelación de pisos Protección de taludes Recubrimiento de elementos estructurales Construcción de mampostería https://www.youtube.com/watch?v=wu0HRuf_DV4 http://www.youtube.com/watch?v=wu0HRuf_DV4 http://www.youtube.com/watch?v=wu0HRuf_DV4 Clasificación De Cemento Portland Alta resistencia a la compresión y baja retención de agua Un muro tendrá buena resistencia pero será vulnerable al agrietamiento y a la penetración del agua De Cemento Cal Baja resistencia a la compresión y alta retención de agua Un muro tendrá baja resistencia mecánica pero tendrá mayor resistencia al agrietamiento e impermeabilidad. De cemento de mampostería: Combinación de cemento portland (usualmente tipo III), finos y aditivos Excelente trabajabilidad y durabilidad Clasificación de acuerdo con la NTC 3329 Tipo M: oSe recomienda para mampostería sometida a altas cargas de compresión, acción severa de congelamiento, presión lateral de tierra, vientos huracanados o terremotos. oPueden ser usados en estructuras enterradas, que estén en contacto con fundaciones, muros de contención o alcantarillados. Tipo S: oGarantiza mayor adherencia. Se usa generalmente para estructuras sometidas a cargas normales de compresión, pero que requieren alta adherencia a esfuerzos de flexión oRecomendable como mortero de pega, por ejemplo: enchapes Tipo N: oMultipropósito. Para pañetes y paredes divisorias interiores. Es el que mejor combina resistencia, trabajabilidad y economía Tipo O: oPara pañetes y pega en paredes poco cargadas y divisorias interiores. Es el que mejor combina resistencia, trabajabilidad y economía oFrecuentemente usado en viviendas de uno y dos niveles. Se caracteriza por su buena trabajabilidad y bajo costo. Criterios de calidad Tipo Resistencia, mín. a los 28 días, MPa Retención de agua mín. , % Contenido de aire, máx., % Cemento-cal M 17,20 75 12 S 12,40 75 12 N 5,20 75 14 O 2,40 75 14 Cemento de mampostería M 17,20 75 - S 12,40 75 - N 5,20 75 - O 2,40 75 - Propiedades en estado fresco Estado fresco Trabajabilidad Depende del contenido de agua, gradación, dosificación y contenido de aire Fluidez Medida en ensayo de mesa de flujo Penetración La consistencia se determina en un ensayo de vicat modificado que permite realizar el ajuste en la cantidad de agua Retención de agua Capacidad de retener agua de mezcla cuando es sometido a condiciones de absorción Contenido de Aire Su exceso produce un mortero desmoronable y de mala calidad Propiedades en estado endurecido Estado endurecido Resistencia Capacidad para soportar las fuerzas actuantes Adherencia Capaz de fluir sobre la unidad de mampostería y llenar todas las cavidades Durabilidad Capacidad de soportar las condiciones de exposición Cambios volumétricos Estabilidad volumétrica Eflorescencias Depósitos de sal soluble en agua en la superficie del material Etapas del diseño a. Recolección de datos b. Selección de la fluidez c. Resistencia de diseño d. Relación agua/cemento e. Contenido de cemento f. Cantidad de agua y aditivos g. Contenido de agregado h. Proporciones iniciales i. Correcciones Recolección de datos PLANOS CONDICIONES DE EXPOSICIÓN RESISTENCIA REQUERIDA Selección de fluidez % Flujo objetivo Consistencia Aplicación 80-100 Seca Reparaciones, recubrimientos 100-120 Média plástica Pega 120-150 Fluida, húmeda Relleno Resistencia de diseño: Morteros de Relleno 𝑹𝒎 ´ es la resistencia requerida 𝑹𝒎𝒎 ´ es la resistencia de diseño de la mezcla En ningún caso la resistencia a la compresión a los 28 días puede ser inferior a 12,5 MPa. 1,25 ∗ 𝑅𝑚 ´ ≤ 𝑅𝑚𝑚 ´ ≤ 1,50 ∗ 𝑅𝑚 ´ Resistencia de diseño: Morteros de Pega Dos tipos de combinaciones posibles: 1 y 3 o 2 y 3 𝑅𝑚𝑚 ´ = 𝑅𝑚 ´ + 1,28 ∗ 𝑆 ∗ 𝐶 𝑅𝑚𝑚 ´ = 𝑅𝑚 ´ 1 − 1,28 ∗ 𝑉 ∗ 𝐶100 𝑅𝑚𝑚 ´ = 1,35 ∗ 𝑅𝑚 ´ Ecuación 1 Ecuación 2 Ecuación 3 Para cualquiera de las combinaciones empleadas se selecciona el valor menor de resistencia N C ≥ 30 1,00 25 1,03 20 1,08 15 1,16 < 15 Ecuación 3 Caso 1 Caso 2 Caso 3 N ≥30 15≤N≤29 N<15 Información confiable y suficiente Información confiable no suficiente Información no confiable ni suficiente C=1,0 C se obtiene de la tabla Ecuación 3 Relación Agua/Cemento A/C R ´m m (k g /c m 2 ) 𝑹´𝒎𝒎= 𝟖𝟓𝟏,𝟏𝟐 𝟏𝟗,𝟖𝟔𝑨/𝑪 𝑹´𝒎𝒎= 𝟔𝟔𝟔,𝟓𝟕 𝟔,𝟓𝟗𝑨/𝑪 Contenido de Cemento 𝑪 = 𝟏𝟕𝟐, 𝟒𝟏𝟒 ∗ (𝐥𝐧(𝑹´𝒎𝒎) - 2,0718) 𝑪 = 𝟑𝟎, 𝟏𝟓𝟏𝟏 ∗ 𝑹´𝒎𝒎 + 𝟏𝟖, 𝟓𝟓𝟑𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟑𝟑𝟔𝟏𝟗 Contenido de agua, de agregados y proporciones de mezcla 𝐴 = 𝐶 ∗ 𝐴/𝐶 𝑉𝑎=1000 − 𝐶 𝜌𝑐 − 𝐴 𝜌𝑎 − 𝐴𝑑 𝜌𝑎𝑑 𝑀𝑎 = 𝜌𝑎 ∗ 𝑉𝑎 𝐴 𝐶 : 𝐶 𝐶 : 𝑀𝑎 𝐶 Contenido de agua Volumen de agregado fino Masa de agregado fino Proporciones de mezcla Correcciones Materiales Proporciones Masa (g) Masa húmeda (g) Agua en el agregado (g) Absorción (g) Aporte (g) Agua A/C Mag=C*(A/C) Cemento C/C Mc=C1 Arena Ma/C Marena=Mc*(Ma /C) 𝑀ℎ = 𝑀arena ∗ 100 + 𝐶𝐻 100 Mh- Marena Marena ∗ %𝐴 100 Agua en el agregado- Absorción Agua corregida (g)=Mag-Aporte C1 es el contenido de cemento requerido para la muestra de prueba. El volumen de la mezcla de prueba por norma siempre será 1,98 dm3 𝝈= 𝑭 𝑨 La Resistencia promedio determinada experimentalmente a los 28 días debe ser igual a la resistencia de diseño con una tolerancia igual a +/- 5% % 𝒇𝒍𝒖𝒋𝒐 = 𝒅𝒇−𝒅𝒊 𝒅𝒊 *100 El % flujo se debe encontrar en el rango objetivo Caso de Estudio Se desea dosificar una mezcla de mortero que se utilizará para pega de ladrillo en la construcción de muros para mampostería estructural. La firma constructora ha producido morteros con materiales y en condiciones similares de trabajo, obteniendo en los ensayos una varianza de 11% para un total de 23 registros. La resistencia requerida es 12,4 MPa. Se colocará un aditivo plastificante. El proveedor indica que debe dosificarse en 260 ml por cada 100 kg de cemento en la mezcla. La densidad del aditivo es 1,05 kg/l. Da kg/dm3 M.F %A Cemento 2,78 Arena 2,55 2,83 3,76 Agua 0,99754 (a 23°) El CH de la arena al momento de mezclar es 2,5 % GRACIAS POR SU ATENCIÓN
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