Estudio tecnolgico del yeso

Estudio tecnolgico del yeso

ESTUDIO TECNOLOGICO DEL YESO

I. INTRODUCCIN :

El estudio de los materiales de construccin, es sin lugar a dudas, algo inherente en la formacin de todo ingeniero civil, ya que de esto depender su buen desenvolvimiento a lo largo de su vida profesional. Es as que en el presente informe se tratar del estudio de un material muy importante en la rama de la construccin civil como es el yeso, debido a sus propiedades fsico - mecnica.

Gracias a su excelente adherencia a los materiales porosos, sus propiedades aislantes trmicas y su rpido fraguado, constituye un material de construccin de uso muy generalizado, ideal para los revestimientos.

En el campo de la Ingeniera es indispensable investigar las propiedades que posee este material y a partir de ello determinar un correcto uso y aplicacin. Para poder determinar dichas propiedades es que se recurren a los ensayos que se practican en los laboratorios que en el presente informe detallamos como: La relacin agua yeso, tiempo de fraguado, resistencia a la flexo traccin y compresin.

II. OBJETIVO GENERAL:

Determinar mediante los ensayos respectivos (compresin y flexin) las propiedades mecnicas del Yeso.

III. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Determinar la relacin agua/ yeso

Determinar el peso especfico.

Conocer la modalidad de ensayos e instrumentos para determinar cada una de sus propiedades del Yeso.

Familiarizarnos con este material.

IV. MATERIAL Y EQUIPO:

Para la presente prctica de laboratorio se dispuso de lo siguiente:

Yeso

Balanza Analtica

Fiola (500 ml)

Recipiente de volumen conocido

Agua

Cuchillo

Moldes de triplay (4x4x16 cm)

Moldes de PVC (2 x4).

V. MARCO TEORICO

A. HISTORIA DEL YESO:

El yeso es uno de los aglomerantes ms antiguos conocidos por la humanidad. Se le emple en Egipto, en la construccin de las pirmides. Fue usado por los griegos, los romanos y los rabes.

Los antiguos peruanos lo llamaban pachach, lo obtenan pulverizando groseramente las piedras yeseras cocidas, y cernindolo en trozos de gnero. No lo empleaban en empastados de muros o techos; sino mezclado con grava formaban una especie de concreto que les serva para rellenar muros formados por dos paredes de adobe.

B. YESO:

Es un aglomerante areo cuyo mineral esencial es el sulfato clcico semihidratado, obtenido por deshidratacin parcial de la roca natural denominada yeso natural, que fragua y endurece por hidratacin al recuperarel aguaque perdi en la coccin.

Esta piedra se muele y se lleva a un horno giratorio en cuyo interior se deshidrata, calcina y cristaliza entre 400 y 500 C, con posterioridad el producto obtenido se enfra y se reduce a polvo en molinos de bolas. Este polvo amasado con agua fragua y endurece con extraordinaria rapidez (mortero de yeso).

Sulfato de calcio hidratado (yeso), compacto o terroso, blanco por lo comn, tenaz y tan blando que se raya con la ua. Deshidratado por la accin del fuego y molido, tiene la propiedad de endurecerse rpidamente cuando se amasa con agua, y se emplea en la construccin y en la escultura. Como ligante es poco utilizado por su baja resistencia tanto aaccionesmecnicas como qumicas, adems su tiempo de fraguado es muy rpido.

El yeso grueso de construccin se utiliza como pasta de agarre en la ejecucin de tabicados, en revestimientos interiores y como aglomerante auxiliar en obra.

El yeso fino de construccin para enlucidos, blanqueos sobre revestimientos interiores.

El yeso de construccin (yeso comercial o yeso vivo) es un aglomerante, qumicamente: Sulfato de calcio hemihidratado (SO4Ca.1/2H2O) que procede de la deshidratacin de la piedra yesera.

SO4Ca.2H2O + Calor (160C) SO4Ca.1/2H2O + 1 1/2H2O = Q

Q: Absorcin del calor por el dihidrato (reaccin endotrmica).

C. Proceso de obtencin del yeso:

La fabricacin del yeso consta de tres fases importantes:

1. Extraccin de la piedra de las canteras:

Mediante los procedimientos corrientes, a cielo cubierto o en galera, como es una piedra poco dura, se emplea barrenos de plvora colocada muy junta y con poca carga para que se rompa en el mayor nmero de trozos; a continuacin se efecta la trituracin de la piedra en machacadores de mandbulas o molinos de martillos.

2. Coccin:

Para eliminar el agua de su interior, bien por procedimientos rsticos o industriales. rsticamente, practicando un horno en la ladera de la montaa, formando un hogar con piedras gruesas, y rellenndolo despus con pequeos fragmentos y, finalmente, polvo; el calor y el humo atraviesa la masa, desprendiendo el agua del yeso, y por el calor del humo se conoce cuando esta cocido.

Tambin se puede hacer formando montones de capas alternativas de yeso y combustible de llama corta; el yeso obtenido por estos procedimientos es de color oscuro (yeso negro) y solo se emplea en obras que no vayan a quedar vistas.

Industrialmente se realiza la coccin en calderas tradicionales y, ms recientemente en hornos giratorios formaos por un tubo de 10 m de longitud y 1.5m de dimetro; el calor es introducido por una cmara que circunda el tubo el cual gira a medida que es empujado por un mecanismo especial.

La coccin del yeso hidrulico se hace en hornos verticales continuos, formados por un cilindro de revestido refractario, y se carga con capas alternativas de yeso y carbn de llama cok. Se va descargando por la parte inferior a medida que se introduce nuevo material por el tragante, con lo que el producto obtenido sale impurificado por cenizas.

Las temperaturas de coccin dependen del destino final del yeso: yeso para construccin, de 120 a 200c; para yeseros, de 200 a 800c; y el yeso hidrulico de 800 a 1400c.

3. Molienda:

Esta operacin, tanto en el yeso crudo como cocido, resulta muy costosa por ser este un material elstico. Una vez reducido a pequeos fragmentos con los machacadoras o los molinos de martillos se pulveriza con los molinos desintegradores o molinos giratorios, que estn constituidos por varios tambores de barras de acero dispuestas convenientemente muy prximas unas a otras y girando en sentido contrario. Una vez molido, se hace pasar por un tamiz de 144 mallas por .y, seguidamente, va acoplado un separador de aire que, mediante una ligera corriente de aire, deposita el polvo en una tolva, mientras los granos gruesos caen a otra tolva concntrica a la anterior.

D. Cul es la Funcin del Yeso?

El yeso es generalmente agregado al Clinker para regular el fraguado. Su presencia hace que el fraguado se concluya aproximadamente en 45 minutos. El yeso reacciona con el aluminato triclcico para formar una sal expansiva llamada etringita.

3CaOAl2O3 + 3(CaSO42H2O) + 26H2O 3CaOAl2O33CaSO4.32H2O

E. Clasificacin de los yeso:

E.1) Yeso gris o negro.

Se obtiene calcinando la piedra algez en contacto con los combustibles. Los humos y las impurezas (cenizas, carbn, etc.), aparte de las que lleva consigo la piedra de yeso (se emplea un algez con muchas impurezas), ennegrecen el producto. La finura de molido es muy deficiente. Resulta el yeso de peor calidad, por lo que solo se emplea en obras no vistas.

E.2) Yeso blanco.

Se obtiene a partir de un algez con pequeas proporciones de impurezas, despus de calcinado y vitrificado es finamente molido hasta el punto de no quedar retenido mas de un 10% en un tamiz de dos dcimas de mm. Es muy blanco y en mortero se utiliza para el enlucido de paredes y techos de interiores.

E.3) Yeso escayola.

Es un yeso blanco de la mejor calidad, tanto en purezas como en fineza del grano, no quedando retenido ms del 1%. En un tamiz de 0.2 mm.Dadas sus caractersticas, la escayola se emplea en la fabricacin de molduras y placas para la formacin de cielos razos, que a su vez suelen ir decoradas.Ningn tipo de yeso o escayola puede ser utilizado en exteriores por ser solubles en agua. El yeso es el aglomerante artificial ms antiguo fue utilizado por egipcios, griegos y romanos.

F. Tipos de yeso establecidos en la Norma RY-85:

1. Yeso Grueso de Construccin(YG)

Constituido por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial.

Uso: para pasta de agarre en revestimientos interiores y como conglomerante auxiliar en obra.

2. Yeso Fino de Construccin (YF)

Constituido por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial.

Uso: para enlucidos, refilos o blanqueos sobre revestimientos interiores (guarnecidos o enfoscados)

3. Yeso de Prefabricados(YP)

Constituido fundamentalmente por sulfato de calcio semihidrato y anhidrita II artificial.

Uso: para la ejecucin de elementos prefabricados para tabiques.

4. Escayola(E-30)

Constituida por sulfato de calcio semihidrato con una resistencia mnima a flexo traccin de 30 kg/cm.

Uso: en la ejecucin de elementos prefabricados para tabiques y techos.

VI. PROPIEDADES FISICAS DEL YESO:

6.1. PESO ESPECFICO

Se define como la relacin del peso del yeso (partculas slidas) referido al vaco, al peso de un volumen igual de agua tomados a una temperatura determinada-

El peso especfico del yeso viene dado por la siguiente frmula:

Dnde:

A = Peso de la muestra de Yeso ( 127gr)

B = Peso de fiola llena de alcohol hasta 500 cm3

C = Peso de fiola con muestra de yeso ( 127 gr) y completado con alcohol hasta 500 cm3

D = Peso de la fiola vaca.

E = Volumen del alcohol.

Alcohol = Peso especfico del alcohol.

PROCEDIMIENTO.

Se pesa una cantidad de muestra de yeso, se toma una fiola de 500 cm3 y se lo llena con alcohol (Peso Especfico determinado) luego se pesa, se toma la fiola vaca y se lo agrega la muestra de yeso, luego se aade alcohol hasta cubrir toda la muestra de yeso, se enrasa con ms alcohol hasta los 500 cm3 y a continuacin se pesa todo en conjunto.

RESULTADOS.

DATOS OBTENIDOS

A=

P yeso =

127 gr

B=

P (fiola + OH) 500 ml=

607.9 gr

C=

P (yeso + fiola + oh) 500 ml =

689.3 gr

D=

P fiola =

198.3 gr

P(fiola + yeso)=

325.3 gr

E

Volumen (OH) =

500 ml

6.2. RELACION AGUA/YESO:

Se define como el cociente en peso de la cantidad de agua necesaria para el amasado de una porcin de yeso, entre el peso de dicha porcin y es importante porque permite usar siempre en el amasado, la cantidad de agua adecuada para lograr un buen fraguado y endurecimiento.

La relacin agua/yeso est dada por la siguiente frmula:

Dnde:

P1= peso del yeso inicial

P2= peso del yeso final

PROCEDIMIENTO

Pesar el depsito o fiola vaca, luego medir en la probeta graduada una cantidad determinada de agua y vaciarla en el depsito.

Pesar el depsito con el agua aadida y luego agregar el yeso al depsito con agua en forma lenta aplicando el mtodo del encharcamiento de tal forma que no se forma grumos.

Continuar depositando el yeso hasta que toda el agua sea absorbida totalmente, que no exista agua libre en el depsito.

RESULTADOS.

Vi=

200

P1 =

530

P2 = 210

Aplicando la frmula tenemos:

0.63=0.6

VII. PROPIEDADES MECNICAS DEL YESO

7.1 PREPARACIN DE LAS PROBETAS

Mediante la relacin Agua / Yeso obtenida en los ensayos fsicos, se elabora la probeta prismticas en moldes de madera de dimensiones 4x4x16 cm. previamente aceitados interiormente, para usarlas en los ensayos a la flexin y probetas hechas de PVC de dimensiones 2 de dimetro y longitud 12 cm utilizadas para la compresin.

Las probetas permanecieron 7 das de curado a condiciones ambientales normales.

A) ENSAYO A FLEXION:

Consiste en poner una probeta de forma prismtica con medidas estndar (4x4x16 cm), en forma horizontal sostenida por dos apoyos, a la cual se le aplica una carga Puntual (P) en el centro de la cara superior.

Esfuerzo a la flexin se obtiene mediante la siguiente formula:

Dnde:

P= Carga Puntual.

L= Luz entre apoyos.

a= Ancho de la muestra.

b= Altura de la muestra.

Resultados del Ensayo:

PROBETA 1

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

1

25

0.38

4.6875

2

50

0.62

9.375

3

43

0.95

8.0625

rotura

PROBETA 2

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

1

25

0.22

4.6875

2

43

0.3

8.0625

rotura

PROBETA 3

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

1

25

0.1

4.6875

2

43

0.45

8.0625

rotura

PROBETA 4

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

1

25

0.13

4.6875

2

42

0.34

7.875

rotura

PROBETA 5

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

1

25

0.25

4.6875

2

46

0.48

8.625

rotura

PROBETA 6

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

1

25

0.05

4.6875

2

27

0.12

5.0625

rotura

Esfuerzo a la flexin prom: 7.531 kg/cm2

B) ENSAYO A COMPRESIN:

Consiste en aplicar sobre una probeta cilindrica de dimensiones estndar (aprox. 5x10 cm), situada en forma vertical, una carga puntual cuya intensidad aumenta progresivamente hasta el momento en que se produce la ruptura. La Resistencia a Compresin se define como la razn entre la carga que produce la ruptura y el rea de la seccin transversal de la muestra.

El esfuerzo para el ensayo de compresin se calcula con la siguiente formula.

Dnde:

P= carga aplicada.

A= rea resistente

Procedimiento:

Se emplearon una muestra, de dimensiones aproximadas 5x10 cm.

Las muestras se someten a compresin bajo una carga que aumenta secuencialmente hasta llegar a su ruptura.

Resultados

PROBETA 1

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

Eu*10^-3

1

50

0.53

2.467

4.492

resultados

2

100

0.71

4.933

6.017

L =118mm

3

150

0.85

7.400

7.203

4

200

0.97

9.867

8.220

5

250

1.1

12.333

9.322

A=20.27cm2

6

300

1.2

14.800

10.169

7

350

1.31

17.267

11.102

8

400

1.4

19.734

11.864

Protu= 1.043 tn

9

450

1.47

22.200

12.458

10

500

1.54

24.667

13.051

11

550

1.59

27.134

13.475

max=52(kg/cm2)

12

600

1.65

29.600

13.983

13

650

1.7

32.067

14.407

14

700

1.86

34.534

15.763

rot=51.455(kg/cm2)

15

750

2.04

37.000

17.288

16

800

2.16

39.467

18.305

17

850

2.3

41.934

19.492

Eu max=27.119

18

900

2.44

44.401

20.678

19

950

2.69

46.867

22.797

20

1000

2.82

49.334

23.898

t= 9.44 min

21

1050

3.1

51.801

26.271

22

1043

3.2

51.455

27.119

GRAFICA ESFUERZO VS DEFORMACION UNITARIA.

PROBETA 2

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

Eu*10^-3

1

50

0.08

2.467

0.669

resultados

2

100

0.14

4.933

1.172

L =119.5mm

3

150

0.18

7.400

1.506

4

200

0.26

9.867

2.176

5

250

0.34

12.333

2.845

A=20.27cm2

6

300

0.42

14.800

3.515

7

350

0.5

17.267

4.184

8

400

0.59

19.734

4.937

Protu= 1.067 tn

9

450

0.73

22.200

6.109

10

500

0.83

24.667

6.946

11

550

0.89

27.134

7.448

max=52.6(kg/cm2)

12

600

0.99

29.600

8.285

13

650

1.06

32.067

8.870

14

700

1.14

34.534

9.540

rot=52.639(kg/cm2)

15

750

1.22

37.000

10.209

16

800

1.31

39.467

10.962

17

850

1.5

41.934

12.552

Eu max=22.3

18

900

1.72

44.401

14.393

19

950

1.82

46.867

15.230

20

1000

1.99

49.334

16.653

t= 13 min

21

1050

2.45

51.801

20.502

22

1067

2.65

52.639

22.176

GRAFICA ESFUERZO VS DEFORMACION UNITARIA.

PROBETA 3

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

Eu*10^-3

1

50

0.09

2.467

0.783

resultados

2

100

0.13

4.933

1.130

L =115mm

3

150

0.17

7.400

1.478

4

200

0.21

9.867

1.826

5

250

0.25

12.333

2.174

A=20.27cm2

6

300

0.28

14.800

2.435

7

350

0.31

17.267

2.696

8

400

0.34

19.734

2.957

Protu= 1.045 tn

9

450

0.37

22.200

3.217

10

500

0.4

24.667

3.478

11

550

0.43

27.134

3.739

max=52(kg/cm2)

12

600

0.45

29.600

3.913

13

650

0.48

32.067

4.174

14

700

0.51

34.534

4.435

rot=51.554(kg/cm2)

15

750

0.54

37.000

4.696

16

800

0.58

39.467

5.043

17

850

0.63

41.934

5.478

Eu max=9

18

900

0.69

44.401

6.000

19

950

0.72

46.867

6.261

20

1000

0.88

49.334

7.652

t= 7.30 min

21

1050

1.04

51.801

9.043

22

1045

1.25

51.554

10.870

GRAFICA ESFUERZO VS DEFORMACION UNITARIA.

PROBETA_4

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

Eu*10^-3

1

50

0.58

2.467

4.915

resultados

2

100

0.64

4.933

5.424

L =118mm

3

150

0.67

7.400

5.678

4

200

0.7

9.867

5.932

5

250

0.73

12.333

6.186

A=20.27cm2

6

300

0.76

14.800

6.441

7

350

0.79

17.267

6.695

8

400

0.82

19.734

6.949

Protu=0. 961 tn

9

450

0.85

22.200

7.203

10

500

0.89

24.667

7.542

11

550

0.91

27.134

7.712

max=49.334(kg/cm2)

12

600

0.95

29.600

8.051

13

650

0.98

32.067

8.305

14

700

1.03

34.534

8.729

rot=47.41(kg/cm2)

15

750

1.06

37.000

8.983

16

800

1.1

39.467

9.322

17

850

1.13

41.934

9.576

Eu max=12.03

18

900

1.19

44.401

10.085

19

950

1.26

46.867

10.678

20

1000

1.42

49.334

12.034

t= 9.30 min

21

961

1.65

47.410

13.983

GRAFICA ESFUERZO VS DEFORMACION UNITARIA.

PROBETA- 5

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

Eu*10^-3

1

50

0.07

2.467

0.588

resultados

2

100

0.16

4.933

1.345

L =119mm

3

150

0.22

7.400

1.849

4

200

0.28

9.867

2.353

5

250

0.36

12.333

3.025

A=20.27cm2

6

300

0.43

14.800

3.613

7

350

0.52

17.267

4.370

8

400

0.58

19.734

4.874

Protu= 1.100 tn

9

450

0.63

22.200

5.294

10

500

0.67

24.667

5.630

11

550

0.7

27.134

5.882

max=55.267(kg/cm2)

12

600

0.74

29.600

6.218

13

650

0.77

32.067

6.471

14

700

0.79

34.534

6.639

rot=54.267(kg/cm2)

15

750

0.83

37.000

6.975

16

800

0.85

39.467

7.143

17

850

0.88

41.934

7.395

Eu max=13.23

18

900

0.92

44.401

7.731

19

950

1

46.867

8.403

20

1000

1.23

49.334

10.336

t= 3.35 min

21

1050

1.35

51.801

11.345

22

1100

1.58

54.267

13.277

GRAFICA ESFUERZO VS DEFORMACION UNITARIA.

PROBETA - 6

PRUB. N

P (Kg)

Et(mm)

ESFUERZO(Kg/cm2)

Eu*10^-3

1

50

0.09

2.467

0.759

resultados

2

100

0.21

4.933

1.772

L =118.5mm

3

150

0.32

7.400

2.700

4

200

0.42

9.867

3.544

A=20.27cm2

5

250

0.49

12.333

4.135

6

300

0.55

14.800

4.641

Protu= 0.525 tn

7

350

0.63

17.267

5.316

8

400

0.68

19.734

5.738

max=27.2(kg/cm2)

9

450

0.75

22.200

6.329

rot=25.9(kg/cm2)

10

500

0.9

24.667

7.595

Eu max=10.13

11

550

1.2

27.134

10.127

t= 3.30 min

12

525

1.45

25.900

12.236

GRAFICA ESFUERZO VS DEFORMACION UNITARIA.

Luego de realizar, el ensayo a compresin de probetas de yeso, se obtuvo los resultados que se muestran en la tabla. Determinamos la resistencia a Compresin promedio (c en kg/cm2) del yeso.

Edad: 07 das.

CUADRO DE RESUMEN

N PROBETA

DIAMETRO PROMEDIO(cm)

ALTURA PROMEDIO (cm)

CARGA DE ROTURA(Kg)

ESFUERZO A LA COMPRECION(Kg/cm2)

1

5.08

11.8

1043

51.455 (*)

2

11.95

1067

52.639 (*)

3

11.5

1045

51.554 (*)

4

11.8

961

47.41 (*)

5

11.9

1100

55.267

6

11.85

525

25.9

Promedio de las seis probetas: prm = 47.37 kg/cm2.

Luego:

0.85 c : 40.26 kg/cm2.

1.15 c : 54.48 kg/cm2.

Analizamos los esfuerzos que estn dentro del rango obtenido, y determinamos el promedio de los que s estn contenidos en el rango (*), obteniendo de esta manera la resistencia a esfuerzos a compresin del yeso, siendo:

VIII. CONCLUSIONES

La resistencia a compresin del yeso es igual a : 50.76 kg/ccm2

Esfuerzo a la flexin prom: 7.531 kg/cm2

Debido a su baja resistencia a la compresin se puede decir que no es apto como material de construccin.

Segn la relacin agua-yeso: 0.6; determina exactamente la cantidad de yeso que se debe utilizar para una cierta cantidad de agua.

La relacin de agua/yeso del material ensayado en el laboratorio es de 0.6, Se afirma que el volumen de agua es aproximadamente el 60 % del volumen de peso de construccin.

El peso especfico obtenido del yeso en ensayo es:

IX. BIBLIOGRAFA.

LEZAMA LEIVA, JosMateriales de Construccin

Regal, Alberto - Materiales de Construccin - Edic. Universidad Nacional de Ingenieria.178 pg.

X. ANEXOS:

_ fotografas que describen el proceso de ensayo

Determinacin del peso especifico

Determinacin de la relacin: A/Y

confeccin de los moldes para luego lubricarlos con aceite

Elaboracin de las probetas cilndricas de yeso

Enrasado de las probetas

Elaboracin de las probetas prismticas

Elaboracin de la galleta de yeso( tiempo de endurecimiento = 26 min)

UNCPg. 4