¿Qué sucede realmente si varío las proporciones de cemento y arena en el mortero?

Los códigos y otras guías brindan combinaciones de mezclas nominales que se desempeñan bastante en condiciones generales.

En general, una mezcla 1:2 dará mejor fuerza que una mezcla 1:3. Pero es muy posible que una mezcla 1:0.5 funcione peor. La fuerza proviene de la transferencia de fuerza entre partículas entre los granos de arena y también de la resistencia al corte proporcionada por el cemento que actúa como adhesivo. Por lo tanto, los códigos proporcionan combinaciones equilibradas conocidas que son satisfactorias.

Para obtener un control completo sobre las propiedades de una mezcla de mortero/hormigón, debe tener en cuenta los siguientes criterios:

1. Cantidad de cemento: Como regla general, aumentar el cemento aumenta la resistencia. Más allá de cierto punto, también actúa negativamente. Dado que la mayor parte de la transferencia de fuerza en una matriz de hormigón/mortero se debe a la interacción arena-arena, el exceso de cemento hará que el mortero se vuelva muy quebradizo, ya que las partículas de cemento no pueden transferir la fuerza de contacto normal; son buenas para proporcionar resistencia al corte. Dado que el cemento es caro, en aplicaciones de baja resistencia como carreteras, la cantidad de cemento es menor para optimizar el costo.
2. Cantidad de agua: Generalmente, el contenido de agua que oscila entre el 20 % y el 35 % (p/p de cemento) se considera un rango operativo seguro. Un menor contenido de agua proporciona una mezcla de baja resistencia y menos maniobrable para condiciones planas como el tendido de carreteras. Por lo general, se usa un contenido de agua más alto en condiciones específicas, como colocar una pila usando tremie, donde la naturaleza de flujo libre de la mezcla es necesaria. Aunque el agua alta también conduce a una menor resistencia, existen otras soluciones (mencionadas más adelante).
3. Cantidad de arena: una cantidad muy alta de arena hará que su mezcla sea muy quebradiza y débil contra todo tipo de fuerzas. Para M20, M25, etc., la proporción general es 1:3. Sin embargo, para una mezcla de alta resistencia (M35+) es mejor ir con 1:2 y algo así.
4. Cantidad agregada: los agregados tienen dos razones para estar allí: economía y resistencia. Son baratos y sirven como un buen relleno. Cantidades muy altas y muy bajas de agregado dan poca resistencia pero una solución económica variada. Una cantidad moderada es suficiente.
5. Forma del agregado: en general, el aumento de la torcedura de la partícula agregada aumenta la resistencia, ya que brinda un área de contacto más alta y mejores capacidades de interbloqueo.
6. Incorporación de aire: un alto contenido de aire en la mezcla conduce a una menor resistencia. Es por eso que el concreto de alta resistencia se vibra antes de colocarlo para expulsar las pequeñas bolsas de aire. Un bajo contenido de aire proporciona una baja maniobrabilidad, por lo que a veces se utilizan "incluyedores de aire" (aditivos químicos) para lograr la fluidez deseada sin comprometer el cambio del contenido de agua y, en consecuencia, la resistencia.
7. Aditivos: Los aditivos físicos como 'polvo de sílice fino', 'cenizas volantes' permiten la reducción del cemento y brindan economía. el sílice fino es... muy fino, por lo que entra en los huecos más pequeños y proporciona una buena fuerza de contacto al reducir el contenido de aire. Las cenizas volantes se presentan como un reemplazo general del cemento. Es un subproducto de las centrales térmicas y es muy barato. Se puede reemplazar hasta un 15 % de cemento por sílice fina y hasta ~40 % por cenizas volantes. Los aditivos químicos como los superplastificantes proporcionan un aumento efectivo de la trabajabilidad, o incluso una reducción de agua con una trabajabilidad similar, lo que proporciona una mezcla de mayor resistencia.

tldr; Apégate a la mezcla recomendada.

También lea y vote a favor esta otra excelente respuesta .

Ahora, aquí viene la ciencia:

El hormigón, el mortero y las lechadas son mezclas de cemento Portland, agua y agregados (arena y, en el caso del hormigón, grava).

El hormigón se utiliza con fines estructurales y su función principal es soportar una carga. El concreto ideal es un bloque sólido y monolítico de roca sin cemento. Obviamente, esto no es muy factible. Lo siguiente mejor es una mezcla que sea principalmente agregado, finamente clasificado para incluir todos los tamaños, desde polvo hasta cantos rodados, de modo que se minimice la cantidad de cemento necesaria para unirlos. Cuanto menos cemento, más fuerte es el hormigón, siempre que haya suficiente cemento para mantenerlo unido.

El mortero es semiestructural. Está ahí para unir los ladrillos, pero debe poder soportar la carga sobre capas delgadas. es principalmente arena gruesa, unida con cemento Portland. Son las fuerzas de arena contra arena las que le dan al mortero su resistencia, por lo que sería reacio a reducir la cantidad de arena en la mezcla.

Los grouts y thin-sets no son estructurales, ya que no se requiere que soporten ningún peso real. Se utilizan en mosaico para evitar el movimiento lateral o para nivelar un miembro estructural (es decir, subsuelos). Son principalmente arenas finas y cemento Portland.

Ahora tenemos que considerar el cemento en sí. La relación a/c (agua-cemento) es el factor individual más significativo en la resistencia final del cemento curado. Cuanta menos agua ponga, más fuerte será el producto final (nuevamente hasta cierto punto mínimo). Entonces, esto nos diría que para un buen cemento, queremos una mezcla relativamente seca. Equivocado. Hay otros dos factores. otro: Trabajabilidad y Curado.

Trabajabilidad: Es la facilidad de verter, dar forma y alisar el mortero. Obviamente, desea que un mortero sea algo más rígido que el concreto, ya que se vierte el concreto y se extiende el mortero. Tiene que ser capaz de ponerse de pie por sí mismo. Pero, si lo haces demasiado rígido, no podrás trabajarlo en absoluto. La solución es añadir más agua. Para los elementos estructurales, existen complementos llamados superplastificantes, que funcionan para mejorar la trabajabilidad sin alterar la relación a/c, pero no son útiles ni rentables en un mortero. Esta es también la razón por la que no consideraría aumentar la cantidad de arena: perderá trabajabilidad.

Curado: El cemento nunca deja de curar. Sin embargo, consideramos 28 días como un curado completo, en el que el cemento alcanza su resistencia nominal. El curado es el proceso por el cual las partículas de cemento se unen a las partículas de agua disponibles y se endurecen. ¡Esto significa que el agua debe estar presente durante los 28 días completos! Una vez fraguada la mezcla original, ahora debemos mantener la superficie húmeda. Verá almohadillas estructurales cubiertas con plástico, eso es para reducir la evaporación. También verá camiones de agua rociando almohadillas recién vertidas para mantenerlas húmedas. (El prefabricado de alta calidad a menudo se cura con vapor en la fábrica). Sin embargo, en el caso de un mortero, nuestra superficie expuesta es pequeña y vertical, lo que dificulta agregar el agua requerida después del hecho, por lo que debemos incluir el exceso de agua. en la mezcla. Por supuesto, esto reduce la resistencia de la relación a/c,

Como puede ver, esta es en realidad una ciencia muy compleja con muchos factores a considerar. El resultado es que usted o yo no deberíamos jugar con las mezclas recomendadas sin una muy buena razón: no tenemos la experiencia o el conocimiento para comprender las consecuencias. -- La industria ha determinado que las mezclas predeterminadas son el mejor compromiso de propósito general para los muchos factores conflictivos.

Esto afectará la resistencia y la longevidad de su mortero. Si bien no soy un experto aquí, DEBE haber una solución óptima para tal problema. ¿Qué mezcla durará el mayor tiempo posible, se adherirá fuertemente a la piedra que la rodea, será resistente a la compresión, etc.?

Efectivamente, este es un problema de optimización de múltiples criterios, que fue resuelto hace mucho tiempo con la práctica para encontrar la combinación que mejor satisfaga todos los objetivos en combinación. De hecho, si vas un poquito en una dirección, encontrarás que algunos de esos objetivos se lograrán mejor, mientras que los otros objetivos se verán perjudicados. Así es como se comporta tal problema. Entonces, la pregunta ahora es, ¿supongamos que agrego un poco más de arena (u otro agregado) a la mezcla? ¿Lo que sucederá? Muy probablemente (y nuevamente, solo estoy adivinando los efectos exactos en este momento mientras hablo improvisadamente) la mezcla se volverá más fuerte en compresión, pero en algún momento se erosionará más fácilmente, se volverá menos pegajosa. Por supuesto, en algún momento, agrega demasiada arena y todo lo que tiene es un montón de arena, que no tiene ninguna de las propiedades de mortero que desea.

Del mismo modo, ¿supongamos que aumento la proporción de cemento? Tiene sentido que ahora se adhiera mejor a la piedra circundante, pero no es tan fuerte en compresión.

Añadir más agua a la mezcla tiene otras consecuencias, también optimizadas al nivel que te han aconsejado. Entonces, si agrega agua, la mezcla se vuelve más húmeda, más fácil de trabajar, más pegajosa, pero también más espesa. No permanecerá en su lugar. También puede cambiar el tiempo de curado.

Mi punto es que todos estos parámetros han sido elegidos para ser óptimos para el grupo de características que definen qué es el mortero y qué debe hacer: las propiedades físicas del mortero. De hecho, esos parámetros han sido optimizados mediante simples experimentos realizados por albañiles durante años, hasta que establecieron una mezcla que satisface razonablemente los mejores valores en un punto que es robusto y estable a las variaciones del material.

Habiendo dicho todo esto, ahora investigaré un poco sobre el tema. Por ejemplo, este sitio me dice que la proporción de arena y cemento puede estar en el rango de 1:2 a 1:3, lo que cambia la resistencia de la mezcla en términos de su capacidad para soportar cargas de compresión. También menciona que agregar grava a la mezcla aumentará la fuerza.

A medida que leo más, también veo que la calidad del cemento es un factor. Con cosas baratas, necesita más cemento, por lo que probablemente esto se defina por la composición del cemento en sí. (¿Hay cal en la mezcla? ¿Cuánto?)

Me detendré aquí, ya que hay MUCHOS factores involucrados. ¿Qué tipo de arena usas? La arena compuesta de esferas perfectamente redondas, todas del mismo tamaño, será fácilmente trabajable. Pero no será muy fuerte. La arena que está "afilada" fracturada con muchos bordes afilados con tamaños de partículas variables será menos fácil de mezclar, menos fácil de trabajar, pero más fuerte en términos de propiedades del material curado.

Una combinación de tamaños de agregados también cambiará las cosas. La arena muy fina requerirá más cemento en la mezcla, ya que las partículas diminutas tienen más superficie para el volumen dado, por lo que se necesita más cemento para recubrir la arena para lograr una buena adhesión. Pero la arena fina es más fácil de mezclar, más fácil de trabajar, más fácil de rellenar en un lugar. Si la superficie a la que debe adherirse también es muy irregular, puede adherirse mejor. Pero agregar un agregado más grande a una mezcla aumentará la resistencia a la compresión, ya que la piedra grande es más fuerte. (En algún momento, esto convierte el mortero en concreto). Aquí hay una cita que encontré en un sitio:

"El mortero es una mezcla de cemento/arena/agua (y generalmente cal) diseñado para colocar unidades de mampostería como bloques de cemento, piedra o ladrillo. El mortero es "pegajoso" por lo que se adhiere al bloque, piedra o ladrillo. solo."

Si bien estoy seguro de que no he cubierto todos los factores aquí, esto debería darle una idea. Hay muchos parámetros involucrados. No es solo la cantidad de cemento y arena lo que es importante, sino la formulación exacta del cemento, el tipo de arena, la cantidad de agua.

He sido albañil practicante durante cuarenta años y he visto el efecto a largo plazo de la mezcla 1:3 en comparación con la mezcla 1:2. Con la preparación adecuada desde la base debajo de la zapata y durante toda la construcción, recomiendo la mezcla 1:2 particularmente con losas y superficies que van a experimentar mucho clima. Sin embargo, mi experiencia es casi exclusivamente en piedra y puedo ver dónde puede ser más beneficioso usar la mezcla más suave con ladrillo y bloque. (Para evitar grietas en el ladrillo o bloque). Diré que he construido muros de contención y estructuras de losas utilizando la proporción 1:2 hace más de 30 años que no tienen grietas hasta el día de hoy. (26/01/16) La relación 1:2 parece resistir el agua mucho mejor que la 1:3. Una nota más. El ciclo de congelación/descongelación es un gran enemigo para todos los trabajos de albañilería y la intrusión de agua puede ser muy perjudicial.

Algunos puntos más para pensar:

• Si el mortero es demasiado duro, no se flexionará y, por lo tanto, tenderá a agrietarse más si se separa de los ladrillos.
• Si la argamasa es más dura que el ladrillo, entonces la argamasa se desgastará más lentamente que el ladrillo con la lluvia o el viento, mientras que el tiempo de lluvia y el viento dejarán que la argamasa sobresalga y luego acumule agua y debilite los ladrillos.
• El enlucido más duro también deja pasar menos vapor de agua, por lo que puede detener o ralentizar la respiración del edificio.

Por lo tanto, a veces es mejor un mortero flexible más débil hecho con cal (y sin cemento).