ESTUDIO COMPARATIVO DE ARENA NATIVA Y NORMALIZADA

Ing. Jorge Aranda Ing. Hernán La Jara

Cemento Andino S.A.

ESTUDIO COMPARATIVO DE RESULTADOS

DE ARENA NATIVA Y ARENA NORMALIZADA

J. Aranda / H. La Jara

Resumen Se evalúa la posibilidad de sustituir la arena del Tipo Ottawa usada en los ensayos de resistencia a la compresión (Norma ASTM - C 109 - 90), para lo cual se realizaron una serie de pruebas con un tipo de arena nativa, localizada en la Cantera de Pucarrumi en las cercanías de la Fábrica de Cemento Andino, Provincia de Tarma, Departamento de Junín. Esta arena nativa fue sometida a un proceso de acondicionamiento, con el fin de darle las características granulométricas similares a lo exigido por la norma ASTM - C778 - 90 y poder observar su comportamiento en las pruebas de resistencia a la compresión. Se hace un análisis estadístico comparativo de los resultados, lo que nos permite sacar conclusiones alentadoras para lograr el objetivo de sustituir, aunque sea parcialmente, la arena importada. Introducción Las pruebas de control de resistencia mecánica a la compresión de los cementos, requieren el uso de arenas Standard exigidas por las normas de control. La Norma ASTM establece el uso de una arena procedente de Ottawa Illinois USA. Dicha arena debe ser importada por las Fábricas de Cemento y otros Laboratorios que controlan la calidad del mismo. Debido a problemas en años anteriores para la importación de arena Standard, surgió la idea de realizar estudios con arenas nacionales que pudieran ser estandarizadas y a su vez, suplir la arena procedente de Ottawa de manera confiable, en ensayos de control de calidad del cemento. Es el caso de la arena de Pucarrumi, que viene siendo estudiada desde años atrás como una posibilidad a la arena importada. El presente trabajo muestra el resultado de pruebas comparativas entre la arena nativa de Pucarrumi y la arena Standard Ottawa. Arena Standard De acuerdo a las normas ASTM la arena stándar, debe ser enteramente natural, de granos redondeados, alta pureza de cuarzo y proceder de los yacimientos de Ottawa USA: Su uso está destinado a la preparación de morteros en ensayos de cementos hidráulicos. La proporción en que ingresa, para formar el mortero en el ensayo de resistencia a la compresión, es de 2.75 partes de arena por una de cemento.

Así mismo, las características granulométricas que debe poseer la arena standard son las siguientes: TABLA I

Malla

Tamaño de Abertura

% Pasante Acumulado

% Retenido Acumulado

No. 16 1,180 Um 100 0 No. 30 600 Um 98 + 2 2 + 2 No. 40 425 Um 70 + 5 30 + 5 No. 50 300 Um 25 + 5 75 + 5 No. 100 150 Um 2 + 2 98 + 2

Arena Nativa La arena nativa fue extraída de la Cantera de Pucarrumi, dicha arena presenta granos de forma sub-angular principalmente y una configuración granulométrica distinta a lo exigido por la Norma ASTM C778-90 (ver tabla y gráfico siguiente). TABLA II

Malla

Tamaño de Abertura

% Pasante Acumulado

% Retenido Acumulado

No. 16 1,180 Um 97.4 2.6 No. 30 600 Um 92.0 8.0 No. 40 425 Um 50.0 50.0 No. 50 300 Um 30.2 69.8 No. 100 150 Um 11.8 88.2

Lo cual indica, que es necesario realizar un acondicionamiento para obtener una arena recombinada, que cumpla con los requisitos que exige la norma.

El proceso de acondicionamiento de la arena nativa consistió en:

a) Lavado y separación por tamices en húmedo (cribado) b) Secado lento c) Separación en seco (cribado). d) Recombinación en proporciones requeridas. e) Producto final y chequeo del mismo.

Después de revisado el acondicionamiento de la arena nativa ésta presentaba las siguientes características granulométricas. TABLA III

Malla

Tamaño de Abertura

% Pasante Acumulado

% Retenido Acumulado

No. 16 1,180 Um 100 0 No. 30 600 Um 97.9 2.1 No. 40 425 Um 69.5 30.5 No. 50 300 Um 23.5 76.5 No. 100 150 Um 3.0 97.0

Características que cumplen con el rango exigido por la Norma ASTM C-778.

Respecto a la composición química, las arenas en estudio presentan características similares.

% Peso Arena Ottawa Arena Pucarrumi P.I. 0.12 0.18 SI02 98.40 95.92

Fe203 0.04 1.30 AI203 0.34 0.52 Ca0 0.62 0.50 SO3 0.06 0.04 MgO 0.03 0.10

Evaluación de la Arena Nativa Recombinada Obtenida la arena nativa recombinada, se realizaron los ensayos comparativos para la prueba de resistencia a la compresión (Arena Nativa recombinada versus Arena Standard Ottawa) para 3, 7 y 28 días de un total de 56 muestras. Para la comparación respectiva, se usaron muestras de cemento de la producción diaria de uno de los molinos de cemento. Los morteros fueron hechos con arena nativa y arena standard en forma paralela, así como su evaluación de resistencia en la prensa. Los resultados de dichos ensayos se observan en la siguiente tabla.

EVALUACION DE RESULTADOS Los resultados que arrojan sobre la distribución granulométrica de la arena nativa recombinada están dentro del rango exigido por la Norma ASTM C778.

Abertura de Malla % Retenido Rango

Acumulado sobre Malla Arena Recombinada

1,180 micras 0 0 600 micras 2 + 2 2.1 425 micras 30 + 5 30.5 300 micras 75 + 5 76.5 150 micras 98 + 2 97.0

La Norma ASTM C-1 09 para conceptos de precisión establece que de dos ensayos realizados en forma paralela para un mismo laboratorio, en las mismas condiciones de trabajo, con los mismos materiales, en el mismo día o semana; tiene asignado un coeficiente de variación del orden de 3.8%, lo que indica que el resultado de ambos ensayos no debe diferir en más del 10.7% de sus promedios. Los resultados obtenidos cumplen ampliamente este requerimiento excepto para uno de los 168 ensayos comparativos realizados (ensayo No.2, a 7 días). La corelación entre la arena nativa y la arena standard arroja los siguientes coeficientes de regresión lineal.

Para 3 días r= 0.88511

Para 7 días r= 0.87679 Para 28 días r= 0.83961

Para el análisis en forma global se tiene un coeficiente de r = 0.982895 que abarca todo el rango de muestras de 3, 7 y 28 días. Estos resultados representan valores aceptables, sobre todo el global, teniéndose en cuenta que las pruebas han sido realizadas con muestras de cemento de rutina diaria.

Conclusiones y Recomendaciones 1) En su composición química la arena nativa presenta un alto contenido de sílice

(aproximadamente 95.9%) haciéndola atractiva para su uso en pruebas de calidad de cemento, si bien tiene algunas impurezas arcillosas y un porcentaje relativamente alto de óxido de fierro se precisa de agresión en lavado para su uso.

2) La arena nativa tal como se encuentra en la cantera no cumple con las exigencias de

distribución granulométrica de la Norma ASTM, por lo que es preciso realizar un acondicionamiento para uso en los ensayos de control de cemento, lográndose que la arena acondicionada cumpla ampliamente con dicha exigencia.

3) Los resultados de resistencia a la compresión muestran que para un análisis de

precisión la arena recombinada cumple satisfactoriamente con el índice de variación exigido por la Norma ASTM C-109 para ensayos paralelos con iguales condiciones de operación y materiales.

4) Haciendo el análisis de regresión lineal para encontrar una corelación entre arena nativa y arena standard en 87%. de los casos, la arena standard presentó mayor resistencia. Esto podría explicarse por las impurezas no eliminadas en el simple lavado efectuado y nos llevaría a ]a necesidad de un lavado más enérgico para eliminar las mismas, lo cual posiblemente nos mejoraría el coeficiente de correlación.

5) Se encontró un coeficiente de correlación global de 0.982895, valor que es bueno si se

tiene en cuenta que los ensayos fueron realizados con muestra de cemento de rutina diaria lo que introduce una dispersión adicional a los ensayos por variación misma del cemento.

6) Recomendamos, incluir estos ensayos con arena nativa recombinada dentro de los

ensayos en común entre los laboratorios de las diferentes Fábricas de cemento, para lo cual se estaría en disposición de preparar la cantidad suficiente.

7) Este trabajo es una contribución a estudios iniciados anteriormente por Cemento Andino

S.A. y ASOCEM, a fin de reforzar el interés que existe de establecer una arena normalizada nacional que sea confiable para el control de calidad del cemento y superar en cierta forma la dependencia de la importación de arenas standard.

En: III Coloquio de Química del Cemento