DETERMINACION DE LA FINURA DEL CEMENTO PORTLAND

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UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA 
“JOSE SIMEON CAÑAS”, UCA 
Departamento de Mecánica Estructural, Apartado Postal (01)168, Autopista Sur, San 
Salvador, El Salvador, América Central Tel: +503-2210 6600. Fax: +503-2210 6664 
 
Laboratorio de: MATERIALES DE CONSTRUCCION 
 
 
DETERMINACION DE LA FINURA DEL CEMENTO PORTLAND 
USANDO EL APARATO DE PERMEABILIDAD AL AIRE DE 
BLAINE 
 
 
N O R M A : 
 
ASTM C 204-84 “Standard test method for finess of Portland cement 
by air permeability apparatus”. 
(Método de la prueba estándar para la finura del 
cemento Portland por medio del aparato de 
permeabilidad al aire) 
 
O B J E T I V O S : 
 
a) Conocer el proceso de calibración del aparato de permeabilidad al aire de Blaine. 
 
b) Determinar la finura del cemento utilizado en el laboratorio. 
 
 
D I S C U S I O N T E O R I C A : 
(Tomado de Neville, A. M., Tecnología del concreto, Tomo I. IMCYC, Editorial Limusa, 
México D.F., 1988.) 
 
La finura es una propiedad muy importante del cemento y por ello tiene que someterse a 
un control cuidadoso, especialmente de los fabricantes. 
 
Las partículas de cemento, por ser muy pequeñas, no pueden ser separadas por mallas. 
Por esta razón, el grado de finura del cemento se mide por otro tipo de métodos y 
parámetros. 
 
El parámetro de medición de la finura del cemento es el área específica, expresada como 
el área de la superficie total en cm
2
 por gramo de cemento (o m
2
 por Kg de cemento). 
 
El área especificada en cm
2
/g significa la cantidad de superficie que un gramo de 
partículas de cemento pueden cubrir. Así, un cemento con área específica mayor será más 
fino que otro con área específica menor. 
 2 
 
Un aumento en la finura del cemento tiene los siguientes efectos: 
 
 Hidratación temprana: un alto grado de finura eleva la cantidad de yeso requerido 
para propiciar un efecto retardante adecuado, puesto que en cementos más finos, 
existe más cantidad de aluminato tricálcico (C3A) libre para una velocidad de 
hidratación rápida. 
 
 Desarrollo rápido de la resistencia a la compresión en el concreto, especialmente a 
edades mayores o cercanas a los 7 días. Por esta razón, el cemento tipo III (alta y 
temprana resistencia) es molido más finamente y con mayores proporciones de 
silicato tricálcico (C3S) y aluminato tricálcico (C3A). El concreto hecho con tipo III 
tiene a los 3 días una resistencia a la compresión igual a la del tipo I a los 7 días. 
 
Aún así, moler las partículas del cemento hasta obtener un alto grado de finura presenta 
ciertas desventajas: 
 
 Representa un proceso con costos considerables. 
 
 Las partículas de cemento al ser más finas se deterioran con mayor rapidez por la 
atmósfera. 
 
 Experimentan una reacción más fuerte con los agregados reactivos alcalinos. 
 
 Forman una pasta con mayor contracción y más susceptibilidad de agrietamiento. 
 
Para medir la finura del cemento se puede utilizar cualquiera de los dos aparatos que a 
continuación se presentan: 
 
1) EL TURBIDIMETRO DE WAGNER, el cual se basa en la teoría de la 
sedimentación para obtener la distribución de las partículas en tamaños, con la 
que se calcula la superficie específica. En una probeta de vidrio con keroseno se 
dispersa una muestra de cemento y se toman medidas de la velocidad de 
sedimentación por los cambios en intensidad de luz que pasa a trávez de la 
suspensión. 
 
2) EL APARATO DE BLAINE, el cual usa un método de permeabilidad al aire, este 
es el que se usará en el desarrollo de esta práctica. La superficie específica se 
determina haciendo pasar una cantidad definida de aire por una muestra preparada 
en una determinada forma, la cantidad de aire que pasa es función del tamaño y de 
la distribución de tamaños de las partículas. 
 
 
 
 
 
 3 
M A T E R I A L Y E Q U I P O : 
 
 10 g de cemento Portland. 
 Termómetro. 
 Brocha de 1”. 
 Pincel de cerdas finas Nº 5. 
 Enrasador: placa de vidrio de 10 x 10 cm. 
 Embudo de vidrio. 
 Pinza. 
 Espátula pequeña. 
 Balanza analítica. 
 Un mortero con un pistilo. 
 Un crisol pequeño. 
 Pisón metálico de 10 mm de diámetro. 
 Grasa. 
 Aparato de permeabilidad: 
Celda de permeabilidad. 
Disco de metal de 0.9 ± 0.1 mm de espesor. 
Embolo. 
Papel filtro. 
Manómetro de tubo en U, con su válvula hermética de acción directa. 
Líquido manométrico: de baja viscosidad y densidad, no volátil, generalmente se 
usa el aftalato de dibutilo. 
 Cronómetro. 
 
 
P R O C E D I M I E N T O D E C A L I B R A C I O N : 
 
La calibración del aparato de permeabilidad Blaine consiste en la determinación del peso 
exacto de cemento que debe introducirse en la celda de permeabilidad con el fin de 
conocer el “factor del aparato”. Este factor es una constante que sirve para calcular la 
finura del cemento Portland en términos de área superficial por gramos de cemento. 
 
Procedimiento para la determinación de la cantidad de la muestra 
de cemento. 
 
1) Tome la temperatura del laboratorio y anótela. 
 
2) Limpie la celda de permeabilidad muy bien. 
 
3) Introduzca el disco metálico perforado en la celda de permeabilidad. Observe que 
el disco asiente perfectamente en el fondo de la celda. Luego, introduzca dos 
discos de papel filttro con la ayuda del pisón metálico. 
 
4) Coloque la celda de permeabilidad en su respectiva base de madera. 
 
 4 
5) Llene la celda totalmente con mercurio y enrase con la placa de vidrio. Tenga 
cuidado de remover cualquier partícula de mercurio que haya caido fuera de la 
celda. 
 
6) Pese el crisol en la balanza analítica. Este peso será Wc. Coloque el mercurio que 
está en la celda de nuevo en el crisol y vuelva a pesar. Este valor será Wa. 
 
7) Regrese el mercurio al recipiente. Limpie cuidadosamente la celda y coloque de 
nuevo el disco perforado y un disco de papel filtro. 
 
8) Pese 2.8000 g de cemento e introdúzcalos dentro de la celda. Para realizar esta 
operación utilice el embudo y con al ayuda del pincel, no permita que ninguna de 
las partículas se adhiera a las paredes del embudo. Introduzca el otro disco de 
papel filtro. Presione con el émbolo cuidando que el cemento no se adhiera a las 
paredes de la celda. 
 
9) Vierta mercurio dentro de la celda y enrase. Luego coloque este mercurio en el 
crisol y pese. Este peso será Wb. 
 
10) Calcule el volumen de la muestra de cemento, con la siguiente ecuación: 
 
V = (W1 – W2) / D Ecuación 1 
 
Donde: 
V : volumen de cemento en cm
3
. 
W1 : gramos de mercurio requeridos para llenar la celda, sin cemento en ella, y se calcula 
de la siguiente forma: 
 
W1 = Wa – Wc Ecuación 2 
 
Donde: 
 Wa : peso del crisol + mercurio en g. 
 Wc : peso del crisol en g. 
 
W2 : gramos de mercurio requeridos para llenar la porción de la celda no ocupada por el 
lecho de cemento. 
 
W2 : Wb – Wc Ecuación 3 
 
Donde: 
Wb : peso del crisol + mercurio que llena la celda no ocupada por el lecho de cemento, en 
g. 
 
D : densidad del mercurio a la temperatura de prueba (ver tabla siguiente). 
 
 
 5 
 
Temperatura del 
cuarto (ºC) 
Densidad del 
mercurio (g/cm
3
) 
Viscosidad del aire en 
Poises( ) 
 
 
16 
18 
20 
22 
24 
26 
28 
30 
32 
34 
13.56 
13.55 
13.55 
13.54 
13.54 
13.53 
13.53 
13.52 
13.52 
13.51 
0.0001788 
0.0001798 
0.0001808 
0.0001818 
0.0001828 
0.0001837 
0.0001847 
0.0001857 
0.0001867 
0.0001876 
0.01337 
0.01341 
0.01344 
0.01348 
0.01352 
0.01355 
0.01359 
0.01362 
0.01366 
0.03169 
 
Tabla 1. Densidad del mercurio y viscosidad del aire a diferentes temperaturas. 
 
 
11) Repetir los pasos desde 1 hasta 10. 
 
Nota: deben hacerse dos determinaciones de volumen de cemento, usando 
compactaciones separadas para cada una de las determinaciones. La máxima diferencia 
permisible debe ser ± 0.005 cm
3
. 
 
12) Calcule el volumen promedio del lecho de cemento: Ū 
 
Ū =(V1 + V2) / 2 Ecuación 4 
 
13) Calcular el peso de la muestra de cemento utilizado en la calibración del aparato 
de Blaine: 
 
El peso de la muestra de cemento estándar W se define por la siguiente fórmula: 
 
W = ρ·Ū·(1 - ε) 
Donde: 
 W : gramos requeridos de la muestra. 
 
 ρ : peso específico del cemento Portland (3.15 g/cm
3
) 
 
 Ū : volumen promedio del lecho del cemento, en cm
3
. 
 
 ε : porosidad deseada del lecho en aumento (0.500 ± 0.005). 
 Ver tabla 2. 
 
 
 
 
 6 
Porosidad en el lecho, ε (ε
3
) 
0.495 
0.496 
0.497 
0.498 
0.499 
 
0.500 
0.501 
0.502 
0.503 
0.504 
 
0.505 
0.506 
0.507 
0.508 
0.509 
0.510 
 
0.525 
0.526 
0.527 
0.528 
0.529 
 
0.530 
0.531 
0.532 
0.533 
0.534 
0.535 
0.348 
0.349 
0.350 
0.351 
0.352 
 
0.354 
0.355 
0.356 
0.357 
0.358 
 
0.359 
0.360 
0.361 
0.362 
0.363 
0.364 
 
0.380 
0.381 
0.383 
0.384 
0.385 
 
0.386 
0.387 
0.388 
0.389 
0.390 
0.391 
 
 
 
Tabla 2. Valores de porosidad del lecho de cemento. 
 
 
 
 
 
 7 
Procedimiento para determinar el factor del aparato de 
permeabilidad al aire de Blaine. 
 
 
1) Coloque el disco perforado en la celda y luego introduzca el papel filtro. Presione 
con el pisón metálico. 
 
2) Pese la muestra de cemento estándar (W) y colóquela cuidadosamente en la celda. 
Otro disco de papel filtro se coloca por encima del lecho de cemento. Comprima el 
cemento con el émbolo y cuidadosamnete retírelo una distancia pequeña (sin 
sacarlo de la celda). Rote el émbolo aproximadamente 90º, y vuelva a presionar 
despacio. Retire el émbolo. 
 
3) Ponga la celda de permeabilidad en el manómetro del aparato, asegurándose que 
exista conexión hermética; para ello aplique un poco de grasa y presione la celda 
para evitar el paso del aire. Anote la temperatura. 
 
4) Proceda a evacuar el aire en el manómetro. Abra la válvula y haga subir el líquido 
manométrico hasta que encuentre la marca superior (O) (ver figura 1). Cierre la 
válvula. El líquido comenzará a descender, y cuando el menisco alcance la marca 
(1) accione el cronómetro. Deténgalo cuando la parte inferior del menisco alcance 
la marca (2). Este será el tiempo T1. 
 
5) Repita dos veces mas los pasos del 1 al 4. obtendrá entonces T2 y T3. 
 
Cálculos. 
 
El factor del aparato Blaine FB, se obtiene de la siguiente ecuación: 
 
FB = Ss / Ts Ecuación 6 
Donde: 
 
 Ss: superficie específica en cm
2
/g de la muestra estándar de 
 cemento utilizada en la calibración. 
 
 
 Ts = (T1 + T2 + T3) / 3 Ecuación 7 
 
 
 Es el promedio de las tres determinaciones del tiempo para cada 
 uno de los 3 lechos estándar. 
 
 
 
 
 
 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Aparato Blaine de permeabilidad al aire. 
 
 
 
Calibración del aparato de permeabilidad al aire de Blaine de la UCA. 
 
a) Determinación del volumen de cemento estándar: 
 
Determinación Nº 1. 
 
Datos: 
 
Temperatura del laboratorio : 27 ºC 
Peso del crisol : 12.3091 g 
Wa : 116.3959 g 
Wb : 91.6132 g 
 
Cálculos: 
 
W1 = Wa – Wc = 116.3959 – 12.3091 = 104.0868 g 
W2 = Wb – Wc = 91.6132 – 12.3091 = 79.3041 g 
 
 9 
 De la tabla 1 se observa que para 27 ºC, la densidad del mercurio es D = 13.53 
g/cm
3
. 
 
 Entonces: 
V1 = (W2 – W1) / D = (104.0868 – 79.3041) / 13.53 
 
V1 = 1.8317 cm
3
 
 
 
Determinación Nº 2: 
 
Datos: 
 
Temperatura del laboratorio : 27 ºC 
Peso del crisol : 12.3091 g 
Wa : 116.3889 g 
Wb : 91.6131 g 
 
Cálculos: 
 
W1 = Wa – Wc = 116.3889 – 12.3091 = 104.0798 g 
W2 = Wb – Wc = 91.6131 – 12.3091 = 79.3040 g 
 
V2 = (W2 – W1) / D = (104.0798 – 79.3040) / 13.53 
 
V2 = 1.8312 cm
3
 
 
 
 
Verificación de la validez de la determinación del volumen: 
 
V1 – V2 0.005 cm
3
 
 
1.8317 – 1.8312 0.005 cm
3
 
 
0.0005 0.005 cm
3
 
 
El volumen promedio Ū, será: 
 
Ū = (V1 + V2) / 2 = (1.8317 + 1.8312) / 2 = 1.8315 cm
3
 
 
 
 
 
 
 
 10 
b) Cálculo del peso de la muestra de cemento estándar. 
 
W = ρ·Ū·(1 - ε) 
 
Donde: 
 Peso específico ρ : 3.15 
 Porosidad ε : 0.500 
 
W = 3.15·1.8315·(1 – 0.500) = 2.8846 g 
 
 
c) Prueba de permeabilidad para determinar el factor Blaine: 
 
Datos: 
 
Cantidad de cemento a utilizar 
En las tres determinaciones : W = 2.8846 g 
Tiempos requeridos para que el 
Líquido manométrico descienda 
Desde la marca (1) hasta 
La marca (2) (Ti) : T1 = 76.65 s 
 T2 = 76.60 s 
 T3 = 76.45 s 
 
 Nota: Para cada tiempo Ti se preparó un lecho de cemento por 
 Separado. 
 
Superficie específica del 
cemento estándar Nº 114 : Ss = 3460 UB 
 
 = 3460 cm
2
/g 
 
 
Cálculos: 
 
 El factor Blaine FB = Ss / Ts 
 
 Ts = (T1 + T2 + T3) / 3 = (76.65 + 76.60 + 76.45) / 3 = 76.57 s 
 
 FB = 3460 / 76.57 = 395.43 
 
 Ver hoja de trabajo. 
 
 
 
 
 11 
P R O C E D I M I E N T O D E P R U E B A . 
 
Una vez calibrado el equipo de Blaine, determine la finura del cemento Portland que se 
utiliza en laboratorio, observando el siguiente procedimiento: 
 
1. Pese en la balanza aproximadamente 6 gramos de cemento. Si tiene grumos 
proceda a deshacerlos con ayuda del mortero y el pistilo. Anote la temperatura del 
cuarto. 
 
2. En la balanza analítica pese el crisol. Este peso es Wc. 
 
3. Pese dentro del crisol, la cantidad de cemento usada en la prueba de calibración, 
es decir, 2.8839 gramos. 
 
4. Prepare el lecho del cemento de acuerdo al método descrito en el apartado 1-5-2 
en lo que se refiere a la parte a), pasos del 1 al 4. Unicamente hasta analizar una 
determinación de tiempo de flujo T. 
 
 
C A L C U L O S . 
 
Calcule la superficie específica de acuerdo a las siguientes ecuaciones: 
 
S = (FB) T Ecuación 8 
S = [(FB)( s)( T)] / Ecuación 9 
 
S = [(FB)(b - s)(
3
)( T)] / [(b - )( s
3
)] Ecuación 10 
 
S = [(FB)(b - s)(
3
)( s)( T)] / [(b - )( s
3
)( )] Ecuación 11 
 
S = [(FB) s(b - s)(
3
)( T)] / [ (b - )( s
3
)] Ecuación 12 
 
S = [(FB) s(b - s)(
3
)( T)] / [ (b - )( s
3
)( )] Ecuación 13 
 
Donde: 
S: superficie específica de la muestra de cemento en estudio, cm
2
/g. 
FB: factor Blaine del aparato. 
T: intervalo de tiempo transcurrido durante el descenso del líquido en el manómetro para 
la muestra de prueba en estudio, en segundos. 
: viscosidad del aire en poises, a la temperatura de prueba de la muestra en estudio 
(tabla 1). 
s: viscosidad del aire en poises, a latemperatura de prueba de la muestra estándar en la 
calibración (tabla 1). 
: porosidad del lecho preparado de la muestra de prueba. 
s: porosidad del lecho preparado de la muestra estándar en la calibración del aparato. 
 12 
: peso específico relativo de la muestra de prueba (para cemento Portland debe usarse un 
valor de 3.15). 
s: peso específico de la muestra estándar usada en la calibración del aparato (asumir 
3.15). 
 
Notas importantes: 
 
 Los valores de y 3 se obtienen de las tablas 1 y 2 respectivamente. 
 Las ecuaciones 8 y 9 se utilizan para cementos Portland compactados a la misma 
porosidad que la muestra estándar utilizada en al calibración. La ecuación 8 se 
utiliza cuando la temperatura de la prueba de la muestra en estudio no varía ± 3 ºC 
de la temperatura que había cuando se realizó la calibración, en cambio se usa la 
ecuación 9 si la temperatura varía fuera de este rango. 
 Las ecuaciones 10 y 11 se ocupan en el cálculo de finuras de cementos Portland 
compactados a alguna porosidad distinta de la muestra estándar que se usó en la 
calibración. La ecuación 10 es usada si la temperatura de ensayo de la muestra de 
prueba está ± 3 ºC de la temperatura del ensayo de calibración; y la euación 11 si 
la temperaturade prueba está fuera de este rango. 
 Las ecuaciones 12 y 13 deben ser usadas en el cálculo de la finura de otros 
materiales distintos al cemento Portland. La ecuación 12 debe ser ocupada cuando 
la temperatura de ensayo de la muestra de prueba está ± 3 ºC de la temperatura de 
calibración de la muestra estándar; y la ecuación 13 se usa si la temperatura está 
fuera de este rango. 
 
 
E J E M P L O I L U S T R A T I V O . 
 
Datos: 
 
Temperatura : 25 ºC 
Peso del crisol, Wc : 12.3091 g 
Peso del cemento, W : 2.8846 g 
Tiempo, T : 64.32 s 
 
Cálculos: 
 
Se utilizará la ecuación 8 puesto que la temperatura de prueba del cemento en estudio 
solo varía en 2 ºC con respecto a la temperatura de 27 ºC medida en la calibración. 
 
S = (FB) T 
 
S = (395.43) 64.32 
 
S = 3171.34 cm
2
/g = 3171.34 UB 
 
 
 13 
R E F E R E N C I A S B I B L I O G R A F I C A S . 
 
 1988 Annual Book of ASTM Standards, American Society for Testing and 
Materials, Philadelphia, 1988. 
 
 Neville, A. M., Tecnología del concreto, Tomo I. IMCYC, Editorial Limusa, 
México D.F., 1988. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 14 
 
 
 LABORATORIO DE MATERIALES DE 
CONSTRUCCION 
 
 
 
 
CALIBRACION DEL APARATO DE BLAINE 
 
 
a) Determinación del volumen de cemento estándar. 
 
Temperatura de laboratorio: _27ºC_ 
Densidad del mercurio: 13.53 Peso específico relativo = 3.15 
Peso del crisol, Wc= 12.3091 Porisidad deseada del lecho = 0.500±0.005 
 
Prueba 1 2 
Peso crisol+celda llena de mercurio, Wa 116.3959 116.3889 
W1 = Wa – Wc (g) 104.0868 104.0798 
Peso crisol+celda de mercurio con lecho, Wb 91.6132 91.6131 
W2 = Wb – Wc (g) 79.3041 79.3040 
V = (W1 - W2) / D 1.8317 1.8312 
Ū = (V1 + V2) / 2 1.8315 
Error = V1 – V2 0.0005 0.005 cm
3
 
Peso de muestra de cemento W= ρ·Ū·(1 - ε) 2.8846 
 
b) Determinación del factor de Blaine: 
 
Superficie específica del cemento estándar Ss = 3460 UB ó cm
2
/g 
W = 2.8846 g 
 
 
Prueba Nº 1 2 3 
Tiempo Ti (s) 76.65 76.60 76.45 
Tiempo promedio Ts 76.57 
Ts 8.75 
Ss (cm
2
/s) 3460 
Factor Blaine, FB = Ss/ Ts 395.43 
 
 
 
 
 
 
 
 15 
HOJA DE TRABAJO 
 
 
 
 
LABORATORIO DE MATERIALES DE 
CONSTRUCCION 
 
 
 
DETERMINACION DE LA FINURA DEL CEMENTO POR LA PRUEBA 
 DE PERMEABILIDAD AL AIRE DE BLAINE 
 
 
 
Temperatura del laboratorio ºC 25 
Temperatura del laboratorio en prueba del cemento estándar ºC 
27 
Variación de la temperatura ºC 2 
Porosidad de la muestra, 0.500 ± 0.005 
Porosidad de la muestra estándar, s 0.500 ± 0.005 
Peso del crisol, Wc (g) 12.3091 
Peso del cemento, W (g) 2.8846 
Tiempo de descenso en la muestra de prueba, T (s) 64.32 
Tiempo de descenso en la muestra estándar, Ts (s) 76.57 
Viscosidad del aire a la temperatura de prueba 
 (poises) 
0.0001832 
Viscosidad del aire a la temperatura de prueba del cemento estándar, 
s (poises) 
0.0001842 
Superficie específica de la muestra estándar 
Ss (cm
2
/g) 
3460 
Factor Blaine (FB) 395.43 
 
 
Supeficie específica de la muestra, S (cm
2
/g): 3171.34 
 
 
OBSERVACIONES: Para el cálculo de S se utilizó la ecuación 8.