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CÁTEDRA: TECNOLOGIA DEL CONCRETO
CATEDRÁTICO: ING. RICHARD REYMUNDO GAMARRA
ALUMNOS: CARBAJAL CALDERON, Lido Anthony
PALOMINO QUISPE, Jorge
ARIAS TABRAJ,
FLOREZ DIAZ, Jonathan
PEREZ RIVAS, Yuri
SEMESTRE: VI
HUANCAYO-PERU
-2014-
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
TECNOLOGIA DEL CONCRETO
UNIVERSISDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
INTRODUCCIÓN
El agua es el elemento indispensable para la hidratación del cemento y el
desarrollo de sus propiedades, por lo tanto debe cumplir ciertos requisitos para
llevar a cabo su función en la combinación química, sin ocasionar problemas
colaterales si tiene sustancias que pueden dañar el concreto.
El agua en el diseño de mezcla en el concreto tiene funciones principales:
Reaccionar con el cemento para hidratarlo.
Actuar como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del conjunto.
Procurar la estructura de vacíos necesaria en la pasta para que los
productos de hidratación tengan espacio para desarrollarse.
Además, el agua tiene:
a. Elevada conductividad térmica
b. Fuerte poder ionizante
c. Elevada constante dieléctrica (aislante)
d. Gran poder disolvente
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1. OBJETIVOS
Conocer el procedimiento de muestreo de agua en los diferentes
lugares en donde este se pueda encontrar.
Conocer el método de ensayo de la muestra.
Contrastar con los requisitos de calidad que el agua debe cumplir para
que el agua pueda ser empleada en la preparación de concreto, según
la norma NTP 339.088.
2. MARCO TEORICO
A. REQUISITOS DE CALIDAD
El agua que se va a utilizar en la preparación de concreto debe de cumplir con los
requisitos de calidad contemplados en la Norma NTP 339.088 y ser, de
preferencia, potable.
La norma técnica peruana NTP 339.088 considera aptas para la preparación y
curado del concreto, aquellas aguas cuyas propiedades y contenidos de
sustancias disueltas están comprendidos dentro de los siguientes límites:
a. El contenido máximo de materia orgánica, expresada en oxigeno
consumido, será de de 3mg/l (3 ppm)
b. El contenido de residuo insoluble no será mayor de 5gr/l (5000 ppm)
c. El PH estará comprendido entre 5.5 y 8.
d. El contenido de sulfatos, expresado como SO4,será menor de 0.6 gr/l
(600 ppm)
e. El contenido de cloruros, expresado como ion Cl , será menor de
1gr/l (1000 ppm)
f. El contenido de carbonatos y bicarbonatos alcalinos (alcalinidad total)
expresado en NAHCO3, será menor de 1gr/l (1000 ppm)
g. Si la variación de color es un requisito que se desea controlar, el
contenido máximo de fierro, expresado en ion férrico, será de 1ppm
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B. EL AGUA DE MEZCLA
El agua en el diseño de mezcla en el concreto tiene funciones principales:
Reaccionar con el cemento para hidratarlo.
Actuar como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del conjunto.
Procurar la estructura de vacíos necesaria en la pasta para que los
productos de hidratación tengan espacio para desarrollarse.
Por lo tanto, la cantidad de agua que interviene en la mezcla de concreto es
normalmente por razones de trabajabilidad, mayor de la necesaria para la
hidratación del cemento.
El problema principal del agua de mezcla reside en las impurezas y la cantidad de
éstas, que ocasionan reacciones químicas que alteran el comportamiento normal
de la pasta de cemento.
Una regla empírica que sirve para estimar si determinada agua sirve o no para
emplearse en la producción de concreto, consiste en establecer su habilidad para
el consumo humano, ya que: “lo que no daña al hombre no daña al concreto”.
Como dato interesante, es una evidencia que en el Perú muy pocas "aguas
potables" cumplen con las limitaciones nominales indicadas, sobre todo en lo que
se refiere al contenido de sulfatos y carbonatos, sin embargo sirven para el
consumo humano y consecuentemente para el concreto, por lo que no debe
cometerse el error de establecer especificaciones para agua que luego no se
pueden satisfacer en la práctica.
No existe un patrón definitivo en cuanto a las limitaciones en composición química
que debe tener el agua de mezcla, ya que incluso aguas no aptas para el consumo
humano sirven para preparar concreto y por otro lado depende mucho del tipo de
cemento y las impurezas de los demás ingredientes.
Los efectos más perniciosos que pueden esperarse de aguas de mezcla con
impurezas son:
Retardo en el endurecimiento.
Reducción de la resistencia.
Manchas en el concreto endurecido.
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Eflorescencias.
Contribución a la corrosión del acero.
Cambios volumétricos, etc.
Valores máximosSulfato 600 ppmCloruros 1000 ppmMateria organica 3 ppmParticulas en suspension 5000 ppmAlcalinidad 1000 ppmPH 5.5-8
LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES SEGÚN NTP 339.088
C. EFECTOS DEL AGUA QUE NO CUMPLE LA NORMA
A) Existe evidencia experimental que el empleo de aguas con contenidos
individuales de cloruros, sulfatos y carbonatos sobre las 5,000 ppm ocasiona
reducción de resistencias hasta del orden del 30 % con relación a concretos con
agua pura.
B) Los Carbonatos y bicarbonatos de Sodio y Potasio pueden acelerar o retardar
el fraguado cuando la suma de sales disueltas tiene concentraciones sobre 1000
ppm, por lo que es recomendable en estos casos hacer pruebas de tiempo de
fraguado. Hay evidencias que en estas condiciones pueden incrementarse las
reacciones álcali-sílice en los agregados.
C) Los carbonatos de Calcio y Magnesio no son muy solubles en el agua y en
concentraciones hasta de 400 ppm no tienen efectos perceptibles en el concreto.
D) El Sulfato de Magnesio y el Cloruro de Magnesio en contenidos hasta de
25,000 ppm no han ocasionado efectos negativos en investigaciones llevadas a
cabo en USA, pero sales de Zinc, Cobre y Plomo como las que pueden tener las
aguas contaminadas con relaves mineros, en cantidades superiores a 500 ppm.
tienen efectos muy negativos tanto en el fraguado como en las resistencias.
E) La materia orgánica por encima de las 1,000 ppm reduce resistencia e
incorpora aire.
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D. MUESTREO
La toma de muestras de aguas es una faceta importante a considerar previa al
análisis, pues de nada servirá realizar determinaciones analíticas muy precisas si
las muestras que llegan al laboratorio no son representativas para los fines que se
realiza el análisis. Los aspectos principales objeto de atención en la toma de
muestras son:
a. PARÁMETROS DE ESTUDIO
Serán enumerados los parámetros físico-químicos, microbiológicos y toxicológicos
objeto de estudio. Por otra parte, se establecerá cuáles de ellos serán
determinados in situ y cuales en laboratorio, en función de los objetivos del
estudio y las posibilidades técnicas en cada caso.
b. TIPO DE MUESTRAS A RECOGER
Según los objetivos del estudio de los vertidos o cauces naturales y los recursos
con que se cuente se pueden recoger y analizar muestras únicas (sencillas);
formadas por diferentes submuestras tomadas en un mismo punto en diferentes
momentos, (muestras compuestas); muestras tomadas en diferentes puntos en un
mismo momento, (muestras integradas). Estas últimas tienen la ventaja de la
reducción del número de análisis para una misma precisión de estudio pero
cuenta con la desventaja de no registrar picos de contaminación y no ser utilizable
para la determinación de algunos parámetros (microbiológicos y gases disueltos).
c. VOLUMEN DE LA MUESTRA
Es esencial, en esta fase previa, la definición de la cantidad de muestra de aguas
a recoger. Esta debe ser suficiente para llevar a cabo todos los análisis y ensayos
previstos y realización de repeticiones en caso necesario (control de calidad,
contraste frente a disconformidades, etc.).
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d. NÚMERO DE MUESTRAS A DETERMINAR
Uno de los aspectos principales de la planificación de los trabajos de campo es la
elección adecuada del mínimo número de muestras a recoger y analizar para que
el muestreo del vertido de aguas residuales resulte estadísticamente
representativo. Diversos parámetros varían con el tiempo, por lo que si no pueden
evaluarse in situ, deben preservarse mediante aditivos. Los aditivos varían según
el compuesto específico a determinar por lo que puede ser necesario tomar varias
muestras.
La temperatura, el pH y los gases deben determinarse inmediatamente en el lugar
de muestreo.
I. MUESTREO EN RÍOS
• Se efectúa 50 m antes del vertido
• En el vertido
• Después del vertido, en la zona de mezcla, 100 m (las aguas no se han
mezclado completamente con el cauce receptor)
• A distancias crecientes del vertido, hasta que la influencia del mismo no se
manifieste
• No en remansos.
II. MUESTREO EN LAGOS
• Lejos de las orillas
• A profundidad variable
• Lejos del fondo para no incluir sedimentos.
III. VOLUMEN MUESTRA
• 2-4 litros
IV. ENVASES
• Vidrio o polietileno
• Lavado con HCl 1N y H2O destilada
• Esterilización en autoclave.
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El tiempo transcurrido entre el muestreo y el análisis ha de ser el mínimo posible.
Un método general de conservación es mantener la muestra a 4ºC en la
oscuridad. La tabla recoge, para diversos compuestos, el tiempo máximo que
debe transcurrir entre la toma de muestra y el análisis, así como el método de
conservación.
3. PROCEDIMIENTO DE EXTRACION
A. EXTRACION
La muestra de agua fue tomada al día martes 3 de junio por la tarde se extrajeron
2500 ml de agua, los cuales fueron tomados en la parte central de la laguna de
Ñahuinpuquio a una profundidad de 0.50 m de la superficie, esta fue transportada
en una maleta y almacenada hasta el día siguiente en un lugar donde no pueda ser
alterada.
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Ubicación da la laguna de Ñahuinpuquio
PLANO DE LOCALIZACIÓN
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4. ENSAYO DE MUESTRAS
A. ENSAYO
El ensayo el día 4 de junio en la mañana en el laboratorio de la Facultad de
Ingeniería Química, los ensayos que se realizaron fueron los siguientes:
Contenido de cloruros.
Alcalinidad
Contenido de sulfatos
Sólidos en suspensión
PH
Contenido de materia organica.
a. CONTENIDO DE CLORUROS
Muestra de 50 ml
PROCEDIMIENTO
Añadimos 3 gotas de cromato de potasio
La solución se torna amarilla
Titulamos con nitrato de plata (N=0.014) hasta el color pardo rojizo y anotamos el gasto
GASTO: 0.6 ml
Cl=GxNx35.5 x1000
V m Cl=5.964 ppm
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b. ALCALINIDAD
Muestra de 50 ml
PROCEDIMIENTO
Añadimos 3 gotas de anaranjado de metilo
La solución se torna amarilla
Titulamos con ácido sulfúrico (N=0.02) hasta el color anaranjado salmón y anotamos el gasto
GASTO: 10.1 ml
Alc=GxNx50 x1000V m
Alc=202 ppm
c. SULFATOS
Muestra de 100 ml
PROCEDIMIENTO (METODO ESPECTROFOTOMETRICO)
Agregamos 0.2 g de cloruro de barrio y agitar por 1mín, hacer reposar 2 minutos y leemos la absorbancia en el espectrofotómetro a 420 nm de longitud de onda.(factor de sulfatos:95).
ABS: 0.034
SO 4=ABSx (FACTORDESULFATOS )
SO4=3.23 ppm
d. SOLIDOS SUSPENDIDOS
Muestra de 100 ml
PROCEDIMIENTO (MÉTODO GRAVIMÉTRICO)
Agitar la muestra, pesar el papel filtro, filtrar, hacer secar el papel filtro y secar Wpf= ; Wpfs=
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SST=(Wpfm−Wpf ) x 106
V m
SST=59 ppm
e. POTENCIAL DE HICROGENO (PH)
Muestra de 150 ml
PROCEDIMIENTO
Introducir el electrodo hasta que se estabilice y leer
PH=7.78
f. MATERIA ORGANICA
Muestra de 100 ml
PROCEDIMIENTO
Añadimos 5 ml de ácido sulfúrico en relación 1/3 con el agua
Añadimos 10 ml de permanganato de potasio (N=0.0125) hasta el color grosella
Sometemos a baño maría a 80°C (calentamiento indirecto)
Añadimos 10 ml de oxalato de sodio
La solución incolora se titula hasta el color rosa pálido y anotamos el gasto
GASTO: 2.3 ml
Mo=GxNx8 x 1000V m
Mo=2.3 ppm
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5. RESULTADOS
Los resultados obtenidos del análisis se muestran en la siguiente tabla:
Valores máximos Valores obtenidosSulfato 600 ppm 3.23 ppmCloruros 1000 ppm 5.9 ppmMateria organica 3 ppm 2.3 ppmParticulas en suspension 5000 ppm 59 ppmAlcalinidad 1000 ppm 202 ppmPH 5.5-8 7.78
TABLA DE RESULTADOS
En esta tabla se puede observar que los valores obtenidos para PH y materia
orgánica son los que más se acercan a su límite máximo permisible y sus valores
son respectivamente 7.78 y 2.3ppm.
Este alto contenido de materia orgánica era de esperarse ya que el agua fue
extraída de una laguna la cual contiene una gran variedad de vegetación.
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6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
A. CONCLUSIONES
Que el agua de la laguna de Ñahuinpuquio es apta para su uso en la
preparación de mezclas de concreto.
Que los valores más críticos en relación a su máximo permisible son, el
contenido de materia orgánica y el PH (MO: 2.3 ppm y PH: 7.78)
B. RECOMENDACIONES
Si en algún caso se requiere bajar el contenido de cloruros, sulfatos,
materia orgánica y el de sólidos en suspensión se puede optar por un
tratamiento con cal, sulfato de aluminio, filtración o coagulación-
floculación.
En caso de que se opte por una de estas alternativas deberá de
evaluarse cuál es el costo de tratamiento ya estos necesitaran de una
pequeña planta equipada con contenedores o un circuito ya que estos
tratamientos lo que hacen es sedimentar sales y partículas suspendidas
en el agua.
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7. ANEXOS
1. Equipo de titulación 2. Recipientes para muestreo
3. Balanza de precisión 4. Matraces
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5. Potenciómetro 6. Espectrofotómetro
7. procedimiento 8. procedimiento
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11. procedimiento 12. procedimiento
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