Fraguado_caracterizacion_fisica_y_quimic

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Universidad Nacional Autónoma de México 
Facultad de Ingeniería 
División de Ciencias Básicas 
Laboratorio de Sistemas Químicos en Ingeniería (6450) 
 
Profesor(a): Lic. Miguel Alejandro Maldonado Gordillo 
Semestre 2019-2 
 
 
 
 
Práctica No. __11__ 
 
Nombre de la práctica 
_Fraguado, caracterización física y química del cemento 
 
 
 
Grupo: ___7____ 
Brigada: ____5___ 
Integrantes: Mendoza Salazar Mariana 
Barbosa González Osvaldo Joan 
Vázquez Mendoza Jared Eduardo 
 
 
Cd. Universitaria a __23___ de ____Abril_______de 2019 
 
 
 
 
 
 
Objetivos 
El ALUMNO: 
1. Comprenderá las diferencias en el uso de diferentes disoluciones en el proceso de 
fraguado al preparar muestras con dos tipos de cemento. 
 
2. Determinará el pH de diferentes muestras de cemento. 
 
3. Identificará la presencia de hierro, calcio, carbonatos y cloruros en las muestras de 
cemento. 
 
4. Estimará la apariencia, la dureza, la conductividad térmica y la fragilidad de las 
muestras de cemento fraguado. 
 
5. Comparará los resultados obtenidos y determinará qué tipo de disolución de 
fraguado, de las que se estudiaron es la mas adecuada para la construcción. 
 
Resultados 
 
PARTE I 
 
ACTIVIDAD 1 
 
Fraguado con diferentes disoluciones acuosas y agua potable. 
 
Se etiquetaron 12 moldes de poliestireno, seis de ellos del 1P a 6P, el resto de 1B a 6B, 
donde P indica el cemento portland y B el cemento blanco 
 
Se pesó 10 gramos de cada tipo de cementos para colocar en cada vaso de acuerdo al tipo 
que corresponda. 
 
En el vaso 1P y 1B se añadió 3 ml de agua mineral peñafiel. 
Se mezcló hasta formar una pasta manejable y homogénea, se anotó la hora y se dejó 
fraguar. 
 
Para revisar la consistencia de la pasta, se dejó caer un palillo de manera vertical a una 
altura aproximada de 30 cm cada 15 min, cuando el palillo no entre en la superficie 
entonces habrá fraguado, los datos obtenidos se muestran en la Tabla A2 y A3 de acuerdo 
a la Tabla A1. 
Molde Disolución Tiempo de revisión de 
consistencia (min) 
2P, 2B HCl 10% 5 
3P, 3B NaCl 3 
4P, 4B CaCO3 3 
5P, 5B Agua potable 2 
6P, 6B Agua destilada 2 
Tabla A 1 disolución para el molde específico y tiempo de revisión correspondiente 
 
Molde Tiempo de fraguado (aproximado, en minutos) 
1P 15 
2P 10 
3P 20 
4P 17 
5P 13 
6P 8 
Tabla A 2 Tiempo de fraguado para las muestras de cemento Portland 
Molde Tiempo de fraguado (aproximado, en minutos) 
1B 6 
2B 15 
3B 30 
4B 40 
5B 30 
6B 32 
Tabla A 3 Tiempo de fraguado para las muestras de cemento blanco 
Se guardaron los moldes con la mezcla de cemento y se cubrieron con una hoja de 
periódico 
 
De acuerdo a los datos obtenidos se observa que en general el cemento blanco tarda mas 
en fraguar, también observamos que el agua destilada o potable también disminuye su 
tiempo de fraguado. 
 
PARTE II 
 
ACTIVIDAD 1 
 
El profesor explicó el procedimiento y cuidados que se requieren en la realización de la 
práctica. 
 
ACTIVIDAD 2 
 
Determinación del pH. 
 
Se etiqueto cada vaso de precipitado de acuerdo al tipo de cemento, se peso 1 gramo del 
respectivo cemento y se añadió 10 ml de agua destilada a cada vaso. 
 
Se agito con ayuda de la parrilla y un agitador magnético durante 15 minutos. 
 
 
Ilustración 1 Vasos de precipitado 
 
Con ayuda de un medidor de pH se determinó para cada muestra de cemento, los 
resultados se muestran en la Tabla 1. 
 
Ilustración 2 A la izquiera la muestra de cemento gris, a la derecha la muestra de cemento blanco 
 
ACTIVIDAD 2 
 
Filtrado de disoluciones. 
 
Se armaron dos sistemas de filtración, se humedeció algodón para realizar el filtrado de la 
mezcla como se muestra en la ilustración 3 . 
 
 
Ilustración 3 Sistemas de filtrado para cada tipo de cemento, a la izquierda cemento gris, a la derecha 
,cemento blanco 
 
ACTIVIDAD 4 
 
Identificación de la presencia de especies químicas en las muestras de cemento. 
 
Se realizó el siguiente procedimiento de acuerdo a la tabla 2. 
 
Cemento gris 
 
Con la ayuda de 4 tubos de ensayo, se colocó en 3 de ellos, 1 ml de disolución filtrada y se 
añadieron las siguientes sustancias como se muestra en la tabla 2. 
 
Tabla 1 Se muestra la reacción final para cada tubo de ensayo con cemento gris 
Tubo Identificación de: Adicione Resultado 
1 Hierro 5 gotas de ácido clorhídrico 10% + 3 
gotas de tiocianato de potasio 
 
Se confirma la 
presencia de hierro 
dada la coloración 
rojiza-naranaja 
2 Calcio 5 gotas de oxalato de amonio 
 
Se observa la 
presencia de calcio 
debido a la 
coloración blanca 
3 Cloruros 5 gotas de ácido nítrico + 3 gotas de 
nitrato de plata 
 
Apenas es notorio la 
presencia de 
cloruros debido a la 
presencia de un 
precipitado blanco 
grumoso 
4 carbonatos Pequeña cantidad del cemento + 10 
gotas de disolución de ácido clorhídrico 
concentrado 
 
Se confirma la 
presencia de 
carbonatos, esta 
reacción se dio de 
forma poco violenta, 
se liberó burbujas y 
se formo espuma 
 
 
Cemento blanco 
 
Con la ayuda de 4 tubos de ensayo, se coloco en 3 de ellos, 1 ml de disolución filtrada y se 
añadieron las siguientes sustancias como se muestra en la tabla 3. 
 
Tabla 2 Se muestra la reacción final para cada tubo de ensayo con cemento blanco 
Tubo Identifcación 
de: 
Adicione Resultado 
1 Hierro 5 gotas de ácido clorhídrico 10% + 3 gotas 
de tiocianato de potasio 
 
Se descarta la presencia 
de hierro dada la falta de 
coloración roja 
2 Calcio 5 gotas de oxalato de amonio 
 
Se observa la presencia 
de calcio debido a la 
coloración blanca 
3 Cloruros 5 gotas de ácido nítrico + 3 gotas de nitrato 
de plata 
 
Apenas es notoria la 
presencia de cloruros 
debido a la presencia de 
un precipitado blanco 
grumoso 
4 carbonatos Pequeña cantidad del cemento + 10 gotas 
de disolución de ácido clorhídrico 
concentrado 
 
Se confirma la presencia 
de carbonatos, esta 
reacción se dio de forma 
uniforme, con liberación de 
pequeñas burbujas. 
 
El ion carbonato en polvo con la disolución ácida produce efervescencia, según la reacción 
siguiente 
 
Tabla 3 Se muestran las observaciones de las reacciones y actividades anteriores para cada tipo de 
cemento 
Muestra de 
cemento 
pH 
Portland 8.5 √ √ √ √ 
Observaciones La reacción 
fue 
exotérmica 
Coloración 
café 
Blanco 10 - √ √ √ 
Observaciones Apenas 
visible, 
menor 
cantidad al 
cemento 
portland 
Coloración 
amarilla 
 
ACTIVIDAD 5. 
 
Cemento Portland 
 
Apariencia: color y consistencia 
 
Se identificó cada muestra de cemento Portland y se liberó cada una de su respectivo 
molde, se anotaron sus características en apariencia de acuerdo a la siguiente tabla4 
 
 
Ilustración 4 muestras de cemento Portland fuera de su envase 
 
 
Tabla 4 Apariencia de muestras de cemento Portland 
Disolución Apariencia 
Color Homogeneidad 
 
Agua mineral Gris Consistente- ligeros 
agrietamientos 
 
HCl Gris-ligeramente 
oscuro 
consistente 
 
NaCl Gris consistente 
 
CaCO3 Gris-ligeramente 
blanco 
consistente 
 
Agua potable Gris-ligeramente 
blanco 
consistente 
 
Agua destilada Gris-ligeramente 
oscuro 
consistente 
 
 
 
Cemento blanco 
 
Se siguió el mismo procedimiento anterior. 
 
Ilustración 5 Muestras de cemento blanco 
NOTA* se anotaron dos muestras 6B 
 
 
 
 
 
Tabla 5 Apariencia de las muestras de cemento blanco 
Disolución Apariencia 
Color Homogeneidad 
 
Agua mineral Blanco Consistente 
 
HCl Blanco Consistente - ligeros 
agrietamientos 
 
NaCl Blanco consistente 
 
CaCO3 Blanco No consistente 
 
Agua potable Sin datos Sin datos 
 
Agua destilada Sin datos Sin datos 
 
 
Dureza 
 
Se rayó cada muestra de cemento con la punta de la espátula y se anotaron los resultados 
en la tabla 6. 
 
Conductividad térmica 
Se encendió la parrilla de calentamiento al nivel 3, se dejó así durante 10 minutos. 
 
Se dejó caer sobre la muestra de cemento dos gotas de parafina líquida, cuando estasse 
solidificaron, se colocó la muestra en la superficie de la parrilla. 
 
Se contabilizo el tiempo para el inicio y termino cuando la parafina se encontraba líquida, 
este tiempo indica la capacidad conductora de calor para cada muestra. 
Se anotaron los resultados obtenidos en la tabla 6. 
 
 
Ilustración 6 Prueba de conductividad térmica para muestras de cemento blanco 
 
Fragilidad 
 
Se colocó una hoja blanca en la mesa, sobre ella, con la ayuda de un tubo de cartón de dejo 
caer dentro de él cada muestra de cemento. 
 
Se anotaron los resultados en la tabla 6 de acuerdo a la siguiente figura, observaciones y 
rangos. 
 
 
 
 
 
Figura 1. Prueba de fragilidad. 
 
Rangos de fragilidad 
 
Fragilidad Evento en el que ocurre fraccionamiento 
++++ 1 
+++ 2 
++ 3 
+ 0 (no ocurre fractura) 
 
Cemento Portland 
 
Tabla 6 A Propiedades físicas de las muestras de cemento Portland. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ce
mento Blanco 
 
Tabla 7 B Propiedades físicas de las muestras de cemento Blanco. 
Disolución Dureza Conductividad 
térmica 
Fragilidad 
Agua mineral Dura 45 s 3 (se fractura en 2 
partes) 
HCl Poco suave 48 s 2 
NaCl Suave 37 s 1 ( se fractura en 4 
partes) 
CaCO3 Poco suave 47 s 2 
Agua potable Suave 49 s 2 
Agua destilada Dura 45 s 0 
Disolución Dureza Conductividad 
térmica 
Fragilidad 
Agua mineral Suave 70 s 1 ( se fractura en 
tres partes) 
HCl Muy poco suave 60 s 2 ( se fractura en 
tres partes) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 8 Tiempo de fraguado de muestra de cemento con diferente disolucion obtenidas de todas las 
brigadas del salon 
Disolución Cemento Portland Cemento Blanco 
Coca-cola 44 min 39 min 
Jugo 34 min 32 min 
Cola-cola light 65 min 51 min 
Agua mineral 15 min 6 min 
Sprite 59 min 23 min 
 
ACTIV IDAD 6. 
 
Describa si la disolución empleada afecta de manera relevante la consistencia de las 
muestras de cemento endurecidas. 
 
De acuerdo a nuestra disolución, que fue el agua mineral, del cual se compone de sodio 
principalmente, afecta directamente a ambos tipos de cemento, acelerando su tiempo de 
fraguado en comparación a otros, tiene buena consistencia pero en la prueba de fragilidad 
resulto bastante débil. 
 
¿Hay diferencias físicas entre el cemento blanco y el Portland? De existir, mencione cuáles. 
 
La diferencia más relevante es la presencia de hierro en el cemento Portland, el cual le da 
ese color gris y más resistencia a su vez, en pruebas de fragilidad resulta durar más caídas 
en comparación al cemento blanco, que incluso se fracturaba en la primera caída y en 
bastantes partes. 
 
Mencione cual es la mejor disolución de fraguado, cuál es la peor y por qué. 
 
En el cemento Portland resulto mejor el agua destilada, ya que soporto la prueba de 
fragilidad, el cual no resulto fracturado, su consistencia fue homogénea y sin agrietamientos, 
mientras que en el cemento blanco, el agua potable fue la mejor disolución, presentando 
mejor resistencia en pruebas de fragilidad y dureza de la muestra aunque en todas sus 
características tiene un menor rendimiento que el cemento Portland. 
 
 
 
 
NaCl suave 62 s 0 
CaCO3 Suave 63 s 3 ( se fractura en 
tres partes) 
Agua potable Duro 56 s 3 (se fractura en 
esquinas pero sin 
fractura completa) 
Agua destilada Duro 41 s 1 (se fractura en dos 
partes) 
¿Cuáles son las diferencias químicas entre el cemento blanco y el cemento Portland? 
Explique su respuesta. 
 
Difieren en la cantidad de Óxido de Hierro, en el cemento Portland se presenta desde un 
3%, mientras que en el blanco es, entre más blanco, menor, aproximadamente de un 0.2%, 
así , el cemento blanco posee mayor cantidad de óxido de calcio. 
 
Análisis de resultados 
 
Debido a que en nuestra brigada somos tres personas, se dificulto la toma de tiempos de 
fraguado, así, se revisó si estas mezclas ya habían fraguado tiempo después en que tenían 
que revisarse, ya que estábamos mezclando las muestras y el tiempo transcurría, alterando 
así los datos en el tiempo de fraguado para cada muestra, al momento de nombrarlas y 
sacarlas del molde también se cometió el error de nombrar dos muestras con el mismo 
número, lo que llevo a una confusión de ambas muestras, las cuales están se pueden 
encontrar invertidas en los datos, alterando la compresión del efecto y propiedades que 
presenta de acuerdo a la disolución contenida. 
 
 
Conclusiones. 
 
La disolución que nos toco fue la de agua mineral, cuyo contenido principal es el sodio, este 
reacciona provocando un falso fraguado (aumentando el tiempo de fraguado en la mezcla) 
que genera mayores fisuras en las muestras. 
 
En general se observó, independientemente del tipo de cemento, el efecto fue el mismo, 
entre mayor cantidad de azúcar presente en la mezcla, se retardaba considerablemente 
más en fraguar. 
 
En relación a la mejor disolución, de acuerdo a sus propiedades físicas, se terminó por 
decidir entre agua en sus dos formas, destilada y potable. 
 
 
 
Referencias. 
 
Shackelford, James. (2005). Introducción a la Ciencia de materiales para ingenieros. 6 
Edición. Pearson. Madrid. España. 
 
Cemento Portland. (2019). En Wikipedia. Recuperado el 22 de Abril de 2019 de 
https://es.wikipedia.org/wiki/Cemento_Portland 
 
Cemento Blanco. (2017). En Wikipedia. Recuperado el 22 de Abril de 2019 de 
https://es.wikipedia.org/wiki/Cemento_blanco 
 
Barrios Cotera (2015). Bebida gaseosa como aditivo en el concreto fresco. Universidad 
Continental de ciencias e ingenieria. Lima, Perú. 
https://es.wikipedia.org/wiki/Cemento_Portland
https://es.wikipedia.org/wiki/Cemento_blanco