sábado, 30 de octubre de 2010

Practica 1

TITULO
 SEPARACIÓN DEL AGREGADO FINO Y GRUESO MEDIANTE LA MALLA N° 4



INTRODUCCIÓN

Generalmente los agregados petreos se calsifican por su peso o tamaño; por lo tanto estos no deben ser subestimados ya que ocupan del 60 al 70% del volumen del concreto, y esto influye en la propiedades del concreto recien mezclado asi como en la durabilidad del concreto endurecido.
Los agregados finos consisten en arena natural o material triturado, ya que las mayoria de sus componentes so menores de 5 mm. Por otra parte los agregados grueso constan de grava o una combinacion de gravas o agragado triturado cuyos componentes son mayores de 5 mm y se encuentran entre 9.5 mm y 38 mm
De acuerdo a su tamaño el agragado fino debe privarse en una malla que tenga una abertura de 4.75 mm. El agragdo grueso tambien puede manejarse por ¾”, ½”, 3” y 6”, según el enfoque comercial.
Por lo que la clasificion del agregado fino y grueso nos permite analizar detalladamente sus propiedades fisicas como:

Ø  GRANULOMETRIA
Ø  PESO VOLUMETRICO
Ø  PESO ESPECIFICO
Ø  ABSORCION


 OBJETIVO
El objetivo de la practica es determinar la separacion de la arena y grava mediante la malla N° 4, seleccionar unicamente los agragados y eliminar aquellos elementos que no son propios de estos y que consideraremos desperdicios, esto con la finalidad de preparar los agregados para llevar acabo otras pruebas en relacion a su calidad.


RELACION DE EQUIPO Y MATERIAL






PROCEDIMIENTO

Se toma la malla n°4 y se procede a cribar el 100% de la muestra de arena, por lo que tenmos que haver movimientos horizontales y verticales;en el caso de la arenaobservaremos que todo lo que pasaen la malla n°4 empieza a formar un cono natural en el piso y el material detenido se deposita en la charolay se deshecha, finalmente habremos formado un cono de arena con una altura de 40 a 60 cm que esta listo para los siguientes ensayos. En relacion a la grava llevamos acabo el mismo procedimiento anterior, pero todo lo que pasa la malla n°4 se deposita en una charola y se desecha, y lo que queda detenido en la malla se va depositando a 3 o 4 mts. De distancia del cono de arena, observaremos durante el proceso la formacion de un cono de grava y que finalmente al acabar el proceso de cribado tendremos separado al agragado fino y grueso, por lo que se sugiere elaborar una banderola para indicar el numero de brigada, agregado y grupo.
  



RESULTADOS

Los resultados que obtivimos son satisfacorios ya que logramos separar nuestros agregados, en la cuestion de la arena, por ser un agragado fino se sabe que esta traspasaria la malla n°4, según sus propiedades el tamaño de esta es 5 mm o menor, quedando retenida material, que no espropio de esta, sin embargo con la grava, el resultado fue que el material que se desecho es el que traspaso y el agregado quedo retenido en la malla, puesto el tamaño puedes ser de ¾” hasta 6 pulgas.
          
                                                                                
CONCLUSIÓN

En conclusion la practica consistio en la separacion de la arena y grava, que se denominan agregados finos y gruesos, pero estos tiene que cumplir con ciertas normas de calidad, vimos que el tamaño es una de sus propiedades y por ella podemos clasificarlos asi, ademas conocimos algunos materiales que los consideramos desechos pero no son mas que material que no podemos incluir, debido a que reduciria de muchas maneras la calidad del cemento. Ademas de que el cribado de nuestro material es necesario para el uso del mismo en las siguientes practicas.

EL CEMENTO

La materia que curso este semestre se llama Tecnología del concreto, es muy amplia  y como es propio de esta quise poner aquí lo que es una pequeña introducción al cemento facilitado por el Ingeniero que la imparte... 





NATURALEZA DEL CONCRETO


I.I HISTORIA DEL CEMENTO

Desde tiempos remotos, el hombre ha tenido la necesidad de contar con un buen espacio para vivir, según la época y la aplicación de los recursos disponibles. En los primeros días las estructuras consistían de tierra compactada, o bien de bloques de piedra colados uno sobre otros sin los beneficios de ningún material de liga o cementante. La estabilidad de las estructuras de piedra dependía de la disposición regular de las piedras pesadas. Probablemente la primera mampostería consistió de tabiques de arcilla secados al sol, colados en hiladas regulares sobre capas delgadas de lodo húmedo. Cuando este lodo se secaba, se obtenía un muro de arcilla sólida. Construcciones de este tipo eran comunes en las áreas secas y desérticas del mundo.

En la era Egipcia se descubrió que el yeso calcino era un material cementante y aparentemente, se utilizó en la construcción de algunas pirámides. Posteriormente los griegos y los romanos descubrieron ciertos métodos para calcinar la piedra caliza y así obtener la cal viva, misma que después se apagaba para usarse en la elaboración del mortero. Tanto los griegos como los romanos aprendieron que determinados tipos de suelos finos o tierra, cuando se mezclaban con cal y arena, producían un material cementante de clase superior.

El cemento producido por los romanos era un cemento hidráulico, o sea, que tenía la característica de poder endurecerse bajo la acción del agua. Muchas de las estructuras romanas se construyeron con una forma de concreto que empleaba estos materiales, y la mampostería de piedra se ligaba mediante un mortero de composición similar.

Durante la Edad Media la habilidad para elaborar un buen mortero estaba casi perdida, alcanzándose su punto mas bajo alrededor del siglo XI cuando se utilizó mucho material de muy baja calidad. La calidad de la cal empezó a mejorar en esta época y durante el siglo XIV, posteriormente se reanudo el empleo de puzolanas.

Uno de los más famosos proyectos del reciente periodo, fue la construcción del nuevo Faro Eddystone, entre 1757-59 cerca de las costas de Inglaterra. John Smeaton, el ingeniero y proyectista de la estructura, investigo muchos materiales para ligar las piedras de construcción.

En 1824 Joseph Aspdin, un albañil de Leeds, Inglaterra, patentó un material que el llamo Cemento Pórtland, así denominado porque el concreto elaborado con el mismo se asemejaba (al menos así se suponía a las canteras de piedra caliza cercanas a Pórtland, Inglaterra.


1.2 CEMENTO

Es el producto final que se obtiene de la cocción del incipiente de los materiales arcillosos y piedras calizas con oxido de calcio (silicio, aluminio y fierro), y con un agregado posterior como yeso (sin calcinar) y agua. Como no contiene oxido de calcio (CaO) en libertad, no requiere apagado, constituyendo esto uno de los signos característicos que sirven para distinguir o diferenciar una cal de un cemento.


El cemento a pesar de que los materiales que los conforman se extraen de la tierra, tiene una composición química bastante compleja. Este producto se elabora en volúmenes bastantes grandes como ningún otro producto químico, utilizando la maquinaria móvil mas grande en la industria y consumiendo grandes cantidades de carbón, gas y aceites como combustibles.

El poder cementante de este producto es mayor que el de las cales hidráulicas; su fraguado es más rápido, lo mismo en el aire que en el agua. Sus resistencia es mucho mayor llegando a formar con los materiales inertes que enlaza, monolíticos que constituyen una piedra artificial capaz de soportar grandes fuerzas compresivas.

Todos los compuestos del cemento son anhídridos, o sea, que están exentos totalmente de agua, cuando se combinan con esta, reaccionan activamente con ella formando nuevos compuestos hidratados. Todos ellos son pocos solubles, lo que proporcionan al concreto durabilidad.     


1.3 CEMENTO PORTLAND

Son cementos hidráulicos conformados de material prima estrictamente seleccionada, las cuales se trituran, muelen y dosifican bajo sistemas de regulación exacta de tal manera que la mezcla resultante tenga la composición química deseada.

Las materias primas son en forma general una mezcla de material calcáreo (oxido de calcio), como piedras calizas, marga, creta o coquilla y un material arcilloso (sílice y alumina), como la pizarra, esquisto o escoria de alto horno.

Los cementos Pórtland son cementos hidráulicos compuestos principalmente de silicatos de calcio hidráulicos. Los cementos hidráulicos fraguan y endurecen al reaccionar químicamente con el agua durante esta reacción, llamada hidratación, el cemento se combina con agua para formar una pasta de asbesto similar a una roca. Cuando la pasta (cemento y agua) se agrega a los agregados (arena y grava, piedra triturada u otro material granular) actúan como adhesivos y une a todas las partículas de agregados para formar así el concreto, el material de construcción más versátil y de mayor uso en el mundo.

La hidratación comienza tan pronto como el cemento entra en contacto con el agua. Cada partícula de cemento forma un aumento sobre su superficie mismo que gradualmente se extiende hasta enlazarse con el aumento de otras partículas de cemento o hasta que se adquiere a las sustancias adyacentes. Esta reconstitución tiene como resultado la progresividad rigidizacion endurecimiento y desarrollo de resistencia.  La rigidizacion del concreto se puede reconocer por una perdidas de trabajabilidad que normalmente ocurre dentro de las tres primeras horas luego del mezclado, pero depende de la composición y finura del cemento, de las proporciones de la mezcla y de las condiciones de la temperatura. Posteriormente el concreto fragua y comienza a endurecer.

La hidratación prosigue mientras se disponga despacio para los productos de la hidratación y se tenga condiciones favorables de humedad y temperatura (curado). A medida que la hidratación continua, el concreto se vuelve más duro y más resistente. La mayor parte de hidratación y desarrollo de la resistencia tiene lugar durante el primer del ciclo de vida del concreto, pero continua, aunque más lentamente, durante un largo periodo, se a registrado en investigaciones de laboratorio incrementos de resistencia durante un periodo de 50 años.
La investigación del cemento Pórtland se atribuye generalmente a Joseph Aspdin, un albañil ingles en 1824 obtuvo una patente que producía un concreto que en color semejaba a una caliza natural que se explotaba en el islote de Pórtland, península en el Canal de la Mancha.  El nombre ha permanecido y se emplea en todo el mundo, con muchos fabricantes que le agregan su nombre de marca.

 A pesar que Aspdin fue el primero en prescribir una fórmula para el cemento Pórtland y el primero en patentar su producto, los cementos calcáreos ya habían sido empleados desde hace muchos siglos.

A mediados del siglo pasado se manufacturaban cementos naturales Rosendale, Nueva York. El primer empaque de cemento Pórtland a los Estados Unidos del que se tenga registro fue hecho en 1968 y el primer cemento Pórtland fabricado en los estados unidos se produjo una planta en Coplay, Pensilvania, en 1871.
                                                                                                                                                        

1.4 FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND


El proceso de fabricación del cemento Pórtland, es un proceso que requiere de calor. La materia prima requiere una preparación preliminar antes de calentarse.

Esta preparación preliminar se refiere en primera instancia a la obtención de la materia prima del banco o cantera, lo cual, por lo general, esto requiere de dinamitado para reducir la roca de tal manera que sean lo suficientemente manejable. una vez hecho este proceso, se transporta la roca, ya sea por medio de camiones, carros de ferrocarril o bandas transportadoras, hasta la trituradora primaria, en donde se lleva a cabo la trituración hasta dejarla en unos 15 cm. de diámetro, luego pasa a la segunda trituradora en donde se reduce de tamaño en fragmentos de 10 mm. De diámetro en promedio esto por medio de un molino de  martillos.

En este momento se mezcla la caliza con los demás materiales para después transportar este producto de la mezcla y ser almacenado.

En el proceso de almacenamiento se realiza un muestreo con el fin de obtener una base de datos en la que el químico se basara para establecer la formula de la mezcla para el tipo de cemento a producir. La mezcla consiste en cuatro o cinco partes de piedra caliza por un parte de los otros materiales (arcilla, arena, etc.). Una vez mezclado el material, ahora se almacena en pilas por medio de bandas transportadoras u otra maquinaria especial de apilamiento y más tarde se recoge utilizando la misma maquinaria.
De acuerdo con el sistema de mezclado que se sigue, el proceso de elaboración del cemento se hace por: proceso seco o proceso húmedo, los cuales se ilustran en la figura 1.1 y en la figura 1.2 se muestra la nueva tecnología en la manufactura del cemento por proceso seco.


Tabla1.1 Fuentes de materia primas empleadas para la fabricación del cemento Pórtland.

Cal
CaO
Hierro
Fe2 O3
Sílice
SiO2
Alúmina
AlO3
Yeso
CaSO42H2O
Magnesia
MgO
-Desechos industriales
-Aragonita
-Calcita
-Polvo de horno de cemento
-Roca calcárea
-Creta
-Arcilla
-Greda
-Caliza
-Mármol
-Marga
-Coquilla
-Esquisto
-Escoria
-Polvo del
   conducto de
   humo de horno
   de funcion
-Arcilla
-Mineral de
     hierro
-Costras de
    laminado
-Lavaduras de
    mineral
-Cenizas de
    pirita
-Esquisto
-Cilicato de
   calcio
-Roca
   calcárea
-Arcilla
-Ceniza
   volante
-Greda
-Caliza
-Loes
-Marga
-Lavaduras de minerales
-Carcita
-Ceniza de
   cáscara de
   arroz
-Arena
-Arenisca
-Esquisto
-Escoria
-Basalto
-Desperdicio
   de mineral
  de auluminio
-Bauxita
-Roca
  calcárea
-Arcilla
-Escoria de
   cobre
-Ceniza
    volante
-Greda
-Granodiorita
-Caliza
-Loes
-Lavaduras
   de mineral
-Esquisto
-Escoria
-Estaurolita

-Anhidrita
-Sulfato de calcio
-Yeso
-Roca
   calcárea
-Caliza
-Escoria
nota: probablemente el 50% de todos los productos industriales tienen potencial como materia prima para fabricación del cemento Pórtland.

1.4.1     PROCESO SECO

En este proceso, el material depositado en las pilas, se mueve para almacenarlo en tolvas, solamente cuando el material contiene humedad se coloca en hornos de secado giratorio, en los cuales el material se calienta lo suficiente, nada mas para eliminar la humedad. Una vez seco el material se transporta de las tolvas de almacenamiento o de los hornos de secado a la sección del molino en crudo. En el proceso seco se utilizan 3 tipos de molinos que son: molinos de bolas, de tubos y de compartimentos.

El molino de bolas es un cilindro horizontal que gira a una velocidad de 15 a 20 R.P.M y que contiene una carga de esferas de acero de 10 a 15 cm. de diámetro.

El molino de tubos se asemeja al molino de bolas, con la diferencia que es menos pesado, contiene bolas mas pequeñas de un diámetro entre 2.5 y 5.0 cm. y el molino es más fino.

El molino de compartimentos consiste en dos o tres divisiones, separadas por paredes divisorias.

En la sección del molino en crudo, la materia prima se tritura y pulveriza de tal manera que un 80% o 90% pase por la malla No. 200. El molido se realiza en los molinos descritos anteriormente  y tienen una capacidad superior 100 toneladas por hora de molido, operando por lo general en circuito cerrado con un separador de aire. La materia prima pasa primeramente por el molino de bolas, en donde cada giro del molino, las esferas caen continuamente en cascadas sobre la piedra, pulverizándola, después pasa por el molino de tubos efectuando la misma operación para el molido final. El mismo molido se efectúa en un molino de compartimentos en donde unas bolas de distinto tamaño dependiendo del compartimiento efectúan el molido que va desde las mas grandes en el extremo de alimentación hasta las mas pequeñas en el ultimo compartimiento.

una corriente de aire se hace pasar por el interior de cualquiera de estos molinos efectuando lo que comúnmente se designa “llenado por aire”, el cual transporta el material molido al separador de aire que divide el polvo o material fino del material grueso. Los materiales finos son transportados al lugar de almacenamiento para posteriormente efectuar el proceso de cocción y el material grueso se regresa a los molinos para seguir pulverizándolos.


1.4.2     PROCESO HÚMEDO

El proceso húmedo es similar al proceso seco, ya que al igual la materia prima se transporta de las tolvas de almacenamiento o de los hornos de secado a las pilas de almacenamiento. aquí se utilizan los mismos molinos que en proceso seco, la materia prima se deposita en los molinos  y se le adiciona agua, operando en circuito cerrado con un equipo clasificador para separar el material fino del grueso, este equipó clasificador consiste por lo normal en hidroseparadores o clasificadores de tornillo o de rastrillo. Una vez separada esta pasta fina se bombea hasta los separadores, en donde se elimina una gran cantidad de agua para después pasar a los tanques de mezclado o de almacenamiento, en donde estos se mantendrán agitados para evitar que la pasta se asiente o se segregue antes de pasar a la sección de cocción. El material grueso es devuelto para seguir moliéndolos.

1.4.3     COCCION

Una vez almacenado el material obtenido en los diferentes métodos, se prosigue la sección de cocción y acabado, donde la carga de material seco o pasta se coloca en deposito del horno para su calcinación, el horno (Fig. 1.3) es un cilindro de acero forrado de ladrillo o material refractario que gira a una velocidad de 1 a 2 vueltas por minuto. en donde el material se mueve en forma de vuelco y cascada durante un periodo de 3 a 4 horas, la carga se eleva por el arco, o sea, por la pared del horno y la gravedad hace que la carga caiga e forma de cascada, mientras que en el extremo inferior del horno, el combustible para calcinar ( carbón pulverizado, combustoleo o gas), es inyectado para que el horno se caliente hasta una temperatura aproximadamente de 1480° c para el primer secado, luego se funde hasta obtener el clinker de cemento que tiene la forma de pelotillas negro-grisáceos de 12 mm. De diámetro.

Durante este tiempo el material pierde ciertas características como agua y gas de bióxido de carbono para formar nuevos compuestos, también pierde peso debido a los distintos estados de cocción, o sea, la perdida de ignición.
Un detalle importante que se observa en este momento es que la composición química de la carga con que se alimenta el horno no es la misma a la del cemento obtenido, por lo cual, el químico encargado del proceso puede determinar esas diferenciáis así calcular la composición de la carga que se requiere para un determinado tipo de cemento.

La pérdida por ignición de la carga con que es alimentado el horno con respecto al clinker varía entre un 30% y un 50%, ya que para obtener una tonelada de clinker se requiere de 1360 kg. De material aproximadamente.

El producto obtenido de la cocción (clinker) se hace pasar a través de un enfriador cilíndrico con movimiento giratorio y pendiente contraria a la del horno, aquí el clinker en estado incandescente, lo agita y estando en contacto con la temperatura ambiente, contribuye a su enfriamiento. El clinker que sale del enfriador es transportado a los silos del clinker para terminar su enfriamiento, permitiendo así también la extinción de la cal libre contenida en el y constituyendo así también un stock para elaboración continua.

1.4.4 MOLIDO DEL CLINKER.

Esta elaboración consiste en el molido final de lo terrones fundidos o clinker a través de molinos similares a los de bolas, tobos o de compartimientos con separadores de aire como esta molienda, deben ser de gran finura, también puede emplearse los molinos de martillos raymond tipo ciclón. Durante este proceso de molido del clinker, se le adiciona una pequeña proporción de yeso que fluctúa entre 3% y 5% con el cemento, esto es para controlar el tiempo de fraguado cuando se utilice. También puede en este momento introducir en el molino, otros aditivos con el fin de facilitar el proceso de molido o mejorar las propiedades del cemento, después este producto es transportado a los silos de almacenamiento en donde por medio de maquinas es envasado en bolsas de papel de doble forro o ser transportado por medio de bandas transportadoras, artesas suspendidas en el aire o bombeo a través de tobos.