MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES (EM 2000)

CONTENIDO DE CAL DE MEZCLAS SUELO-CAL NO CURADAS MTC E 1107 – 2000 Este Modo Operativo está basado en la Norma ASTM D 3155 , el mismo que se han adaptado al nivel de implementación y a las condiciones propias de nuestra realidad. Cabe indicar que este Modo Operativo está sujeto a revisión y actualización continua. Este Modo Operativo no propone los requisitos concernientes a seguridad. Es responsabilidad del Usuario establecer las cláusulas de seguridad y salubridad correspondientes, y determinar además las obligaciones de su uso e interpretación.

1. OBJETIVO Determinación del contenido de cal en mezclas de suelo-cal muestreadas de una obra en construcción. 2. USOS Y SIGNIFICADO 2.1 Este método de ensayo sirve para definir contenidos de cal en obra, chequear el cumplimiento de requisitos especificados y la eficiencia del control de calidad aplicado. 2.2 También sirve para que los productos de mezclas de suelo-cal lo usen, en la determinación del contenido de cal, con el propósito de controlar la producción. 3. APARATOS 3.1 Balanza. Que tenga capacidad de 1000 g o más y una sensibilidad de 0.05 g o menos. 3.2 Elementos de cristal. Un cilindro graduado de 25 ml, y un matraz Erlenmeyer de 250 ml y goteros medicinales. 3.3 Elementos plásticos. Un recipiente de 1.91 l de polietileno con tapa a presión; un embudo plástico de 300 mm (12”) de diámetro; botellones de 19 l (5 galones) de polietileno para cloruro de amonio y agua destilada o desmineralizada. 3.4 Soporte para bureta. Para sostener buretas de 25 ml. 3.5 Agitador. Puede ser magnético o cualquier otro aparato equivalente. 3.6 Barra agitadora. De acero inoxidable, con 300 mm (12”) de longitud. 3.7 Indicador de pH. Suministro de papel indicador de pH o un pH-metro con un campo de aplicación entre valores 10 y 14. ICG – Instituto de la Construcción y Gerencia

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3.8 Tamiz. De 4.75 mm (N° 4). 4. REACTIVOS 4.1 Solución de cloruro de amonio, 100 g/l. Se deposita en un botellón plástico 1893 g de cloruro de amonio granular (NH, Cl) y se disuelve en cerca de 7.5 a 11.41 de agua desmineralizada, para hacer 18.9 l. Se procede a mezclarlos bien. 4.2 Solución EDTA (0.1 M) Disuélvanse 74.45 g de polvo de un reactivo de grado disódico (dimitriletileno) tetracetato bihidratado (Na2C10H14N2O82H2O), en cerca de l de agua destilada o desmineralizada tibia en un vaso. Enfríese a la temperatura ambiente, transfiérase cuantitativamente en volumen a un matraz de 2 l, y llénese hasta la marca con agua desmineralizada o destilada. Almacénese en una botella de polietileno. 4.3 Solución de hidróxido de sodio, 500 g/l. Con agitación permanente, añádanse cuidadosamente 500 g de gránulos de hidróxido de sodio reactivo (NaOH), a 600 ml de agua destilada o desmineralizada, hasta su disolución y déjese enfriar a temperatura ambiente. Dilúyase hasta un libro con agua destilada o desmineralizada. Almacénese en una botella plástica. Dilúyase para su uso en proporción 1 + 1, en agua destilada o desmineralizada. 4.4 Solución de triaminoetanal, 200 g/l. Disuélvanse 100 ml de triaminoetanol reactivo (HOCH2CH2)3N en 200 ó 300 ml de agua desmineralizada y destilada en un vaso, dilúyase hasta 500 ml en un cilindro graduado, mézclese bien y almacénese en una botella plástica. 4.5 Polvo indicador azul de hidróxido de naftol. 5. PREPARACIÓN DE LA CURVA DE CALIBRACION 5.1 Del suelo y la cal utilizados en la construcción, prepárense tres series de muestras duplicadas a la humedad de diseño y que contengan las siguientes cantidades de cal: •

Serie 1: con el 75% del contenido de cal de diseño

•

Serie 2: con el 100% del contenido de cal de diseño

•

Serie 3: con el 125% del contenido de cal de diseño.

5.2 Para cada una de ellas, calcúlense las cantidades de suelo, cal y agua como sigue: Ws = 5/ /1+ M/100) (1 + L/100) Wr = (R/100) x Ws ICG – Instituto de la Construcción y Gerencia

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Wf = Ws - Wr WL = /L/100) x Ws Vw = M/100 (Ws + We) Donde: Ws =

Peso seco total de suelo, en g.

Wr =

Peso del material retenido en el tamiz de 4.75 mm (N° 4), en g.

Wf =

Peso del material pasante por el tamiz de 4.75 mm-

We =

peso de cal, en g.

Vw =

Volumen de agua en ml.

M=

Humedad de diseño, % del peso seco del suelo

L=

Contenido de cal, % de peso seco del suelo

R=

% de suelo retenido en el tamiz de 4.75 mm

S=

Peso de la muestra; 300 g cuando el 100% del suelo pasa el tamiz de 4.75 mm; 700 g cuando parte del suelo es retenido en dicho tamiz

5.3 Mézclese el suelo y la cal fuertemente hasta obtener un color uniforme. Añádase el agua y mézclese hasta uniformar la humedad. 5.4 Para suelos con 100% pasante por el tamiz de 4.75 mm, titúlese cada muestra de 300 g, como se describe más adelante. Después de trituradas las seis muestras, dibújese un gráfico que muestre ml de solución EDTA versus porcentaje en peso de cal, usando las cifras promedio de las series 1, 2 y 3. 5.5 Para suelos con material retenido en el tamiz de 4.75 mm, tamícese fuertemente cada muestra de 700 g sobre dicho tamiz, hasta que el material retenido esté limpio de partículas más pequeñas adheridas. Mézclese el material pasante y pésense porciones de 300 g, las cuales se titularán como se describirá. Después de titular las seis muestras, dibújese un gráfico que muestre ml de solución EDTA, usando las cifras promedio de las series 1, 2 y 3, versus gramos de cal, Wl300 que se calcula así:

300   × We  (700 − Wr )  

W1300 =  6. ENSAYO DE MUESTRAS

6.1Durante la construcción, tómense muestras representativas de la mezcla de suelo-cal. Ensáyense inmediatamente o colóquense en recipientes plásticos con tapa y ensáyense dentro de las 8 horas después de terminada la mezcla.

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•

Para suelos que pasan completamente por el tamiz de 4.75 mm, pésense porciones de 300 g y titúlese como se describe en el numeral 7.

•

Para suelos con material retenido en el tamiz de 4.75 mm, pésense muestras de 700 g. Tamícense sobre el tamiz de 4.75 mm, hasta que todo el material retenido esté libre de pequeñas partículas adheridas. Pésese y anótese como W/few todo el material que pase por el tamiz.

Mézclese todo el material que pasó el tamiz y pésense 300 g por porción y titúlese como se describe en el numeral 7. 7. TITULACION 7.1Colóquense cada muestra de 300 g en un recipiente de polietileno de 1.9 l y añádanse 600 ml de solución de NH4Cl. Colóquese la tapa y agítese el recipiente durante 2 minutos (± 2 segundos). Déjese que la mezcla se sedimente por 4 minutos ± 2 segundos. Con una pipeta, extráiganse 10 ml alícuota de la solución de la parte superior y deposítense en un Erlenmeyer de 250 ml, añadiendo 100 ml de agua destilada o desmineralizada. Mientras se mezcla fuertemente con un agitador magnético, añádanse gotas de solución de NaOH, hasta que se obtenga un pH entre 13.0 y 13.5 medido con el papel indicador o con el pH-metro aprobado. (Úsese una barra agitadora para transferir las gotas de solución al papel indicador). Añádanse 4 gotas de solución de triaminoetanol y entonces añádanse alrededor de 0.2 g de polvo indicador. Mientras la solución se agita, con un agitador magnético, titúlense con Soluci ón EDTA a un punto final de azul puro, y anótese la cantidad de mililitros. 8. CALCULOS 8.1Si el 100% del suelo pasa por el tamiz de 4.75 mm, léase el contenido de cal en peso seco, directamente de la curva de calibración correspondiente a los resultados de la titulación de ml de solución EDTA para la muestra de ensayo.. 8.2 Si el suelo contiene material retenido sobre el tamiz de 4.75 mm, léanse gramos de cal de la curva de calibración correspondiente a los resultados de la titulación en ml de solución EDTA para la muestra del ensayo. Calcúlense los valores A y B como sigue: A = (W/few/300) x Wl300 B = 700 [ 1 + (w/100) ] Donde: A

= Peso de cal en la muestra de 700 g, en g.

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B

= Peso de suelo y cal en la muestra de 700 g, en g.

W/few = Peso de suelo que pasa el tamiz de 4.75 mm, en g. WL300 = Peso de cal leído de la curva de calibración, en g. w

= Humedad de diseño, en %. Entonces calcúlese L, el porcentaje de cal por peso seco de la muestra total, así:

A   × 100  ( B − A)  

L= 

Las variaciones de la humedad tendrán un ligero efecto sobre la exactitud del ensayo. Las correcciones por variaciones de la humedad, pueden calcularse de la siguiente forma:

 W´  1+   100  L’ =  Vw  1+   Wf + We  Donde: L’

= Porcentaje de cal corregido por variación de la humedad

L

= Porcentaje de cal determinado del ensayo de la muestra

W1

= Humedad de la muestra de ensayo determinado de una porción separada de material que pasa el tamiz de 4.75 mm.

Vw’ Wf y We = Son las cantidades calculadas de acuerdo con el numeral 5, para la serie 2..

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9. PRECISION Y TOLERANCIAS 9.1 Al utilizar este método, se estima que el 95% de todos los resultados de ensayo caerán dentro de ± 0.34% del verdadero contenido de cal para una mezcla particular. No se puede hacer enunciado alguno para el promedio de más de un ensayo en cualquier laboratorio. 9.2 La precisión del método de ensayo en ml de solución EDTA es de 0.34 aproximadamente, para cálculos de datos procedentes de mezclas de contenidos de cal conocidos. Sobre la base de un pendiente promedio de calibración igual a 2.6, la precisión del porcentaje de cal podría ser 0.13. 10. REFERENCIAS NORMATIVAS ASTM

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