CAP 3 HIDRATACI N CEMENTO presentaci n 2014 II
Páginas: 10 (2453 palabras)
Publicado: 11 de septiembre de 2015
LA HIDRATACIÓN
DEL CEMENTO
PORTLAND
Fraguado y endurecimiento: resultado de
procesos químicos y físicos entre cemento y
agua.
Una adecuada comprensión de las
propiedades de cementos y concretos
requiere comprender la química de la
hidratación
Se ha estudiado con componentes puros
asumiendo que cada componente reacciona
independientemente...
Realmente no es así, pero se considerauna
aproximación razonable
Reacciones de hidratación de los dos silicatos
cálcicos son estequiométricamente similares
Difieren en la cantidad de hidróxido cálcico
formado
Principal producto de la hidratación
Fórmula aproximada (composición variable
en un amplio rango)
Material poco cristalino
Partículas extremadamente pequeñas:
φpart < 1 µm
Tobermorita: nombre antiguo, yano se usa
(Hidróxido de calcio: CH, el otro producto, sí
es cristalino)
Evolución de calor durante la hidratación del SILICATO
TRICÁLCICO Fraguado final
Inicio de endurecimiento
Fraguado inicial
15’
2-4 h
4-8 h
12-24 h
Se hidrata de manera similar (curva)
Pero más lentamente (menos reactivo)
Por tanto: menor calor liberado
No es fácil medir la curva calorimétricaexperimentalmente
Efecto de la temperatura en la
hidratación del silicato
tricálcico
VRx = f(T)
Control químico
Control por difusión
Aluminato tricálcico
Reacciona con iones sulfato provenientes del yeso
Etringita: estable sólo cuando fuente de SO42- es grande
Si el SO42- se consume antes de que el C3A se haya
hidratado completamente:
Algunas veces puede formarse antes que la
etringita si el C3Areacciona con los iones sulfato
más rápido de lo que estos pueden ser
suministrados por la disolución del yeso.
Se requiere una cierta [SO42-] para formar etringita
Formación de los productos de hidratación del C3A
C S H2/C3A
Relación molar
3,0
3,0 – 1,0
1,0
< 1,0
0
Productos de hidratación formados
Etringita
Etringita + monosulfoaluminato
Monosulfoaluminato
Solución sólida de monosulfoaluminatoHidrogranate
Velocidad de evolución de calor
durante la hidratación del
aluminato con yeso
Ambas reacciones
son exotérmicas
La formación de
etringita
↓hidratación del
C3A (crea barrera
de difusión…)
Esta barrera se
rompe con la
formación de
sulfoaluminato
C3A vuelve a
reaccionar
rápidamente
10’ – 15’
12 h – 36 h
= f(SO42- disponible)
El monosulfoaluminato se forma debido a ladeficiencia de sulfato.
La formación de etringita puede reactivarse
cuando haya una nueva fuente de iones
sulfato: C4A S H12 + 2C S H2 + 16H C6A S 3H32
Esta potencial formación de etringita es la
base del ataque por sulfatos
Se añade para atenuar reacción inicial del
C3A, que sin él podría llevar a la fragua
instantánea: C3A + 21H C4AH13 + C2AH8
Se forman silicatos inestables que puedendar
lugar a granate hidratado:
C4AH13 + C2AH8 2C3AH6 + 9H
Misma secuencia de hidratación que C3A, con o
sin yeso.
Reacciones más lentas y con menos calor.
El yeso retarda su hidratación (más que la del
C3A.
Cambios en composición afectan velocidad de
hidratación: a > Fe < hidratación.
Fe2O3 (F) juega el mismo rol que la Al2O3 (A
F)
Cementos con bajo C3A y alto C4AF sonresistentes a sulfatos no se forma etringita a
partir de monosulfoaluminato
Primeros días: C3A > C3S > C4AF > C2S
Pero dos preparaciones diferentes no
hidratan de igual manera
Afectan la velocidad de hidratación:
◦ fineza
◦ velocidad de enfriamiento del clinker
◦ presencia de impurezas
◦ otros componentes del cemento
Ejemplos: halita y belita hidratan más rápido que
componentes puros… AC3A y ferrita les afectan las
impurezas.
Suposición hecha (no completamente cierta):
cemento hidrata como sustancias puras.
C3A y C4AF compiten por S� , pero como C3A es
más reactivo consume más S�
El S� incrementa Vhid de silicatos cálcicos, que
también compiten por S� .
C-S-H incorpora en su estructura S� , A y F
La cantidad de sulfoaluminatos real < ½ de la
teórica (calculada en...
DEL CEMENTO
PORTLAND
Fraguado y endurecimiento: resultado de
procesos químicos y físicos entre cemento y
agua.
Una adecuada comprensión de las
propiedades de cementos y concretos
requiere comprender la química de la
hidratación
Se ha estudiado con componentes puros
asumiendo que cada componente reacciona
independientemente...
Realmente no es así, pero se considerauna
aproximación razonable
Reacciones de hidratación de los dos silicatos
cálcicos son estequiométricamente similares
Difieren en la cantidad de hidróxido cálcico
formado
Principal producto de la hidratación
Fórmula aproximada (composición variable
en un amplio rango)
Material poco cristalino
Partículas extremadamente pequeñas:
φpart < 1 µm
Tobermorita: nombre antiguo, yano se usa
(Hidróxido de calcio: CH, el otro producto, sí
es cristalino)
Evolución de calor durante la hidratación del SILICATO
TRICÁLCICO Fraguado final
Inicio de endurecimiento
Fraguado inicial
15’
2-4 h
4-8 h
12-24 h
Se hidrata de manera similar (curva)
Pero más lentamente (menos reactivo)
Por tanto: menor calor liberado
No es fácil medir la curva calorimétricaexperimentalmente
Efecto de la temperatura en la
hidratación del silicato
tricálcico
VRx = f(T)
Control químico
Control por difusión
Aluminato tricálcico
Reacciona con iones sulfato provenientes del yeso
Etringita: estable sólo cuando fuente de SO42- es grande
Si el SO42- se consume antes de que el C3A se haya
hidratado completamente:
Algunas veces puede formarse antes que la
etringita si el C3Areacciona con los iones sulfato
más rápido de lo que estos pueden ser
suministrados por la disolución del yeso.
Se requiere una cierta [SO42-] para formar etringita
Formación de los productos de hidratación del C3A
C S H2/C3A
Relación molar
3,0
3,0 – 1,0
1,0
< 1,0
0
Productos de hidratación formados
Etringita
Etringita + monosulfoaluminato
Monosulfoaluminato
Solución sólida de monosulfoaluminatoHidrogranate
Velocidad de evolución de calor
durante la hidratación del
aluminato con yeso
Ambas reacciones
son exotérmicas
La formación de
etringita
↓hidratación del
C3A (crea barrera
de difusión…)
Esta barrera se
rompe con la
formación de
sulfoaluminato
C3A vuelve a
reaccionar
rápidamente
10’ – 15’
12 h – 36 h
= f(SO42- disponible)
El monosulfoaluminato se forma debido a ladeficiencia de sulfato.
La formación de etringita puede reactivarse
cuando haya una nueva fuente de iones
sulfato: C4A S H12 + 2C S H2 + 16H C6A S 3H32
Esta potencial formación de etringita es la
base del ataque por sulfatos
Se añade para atenuar reacción inicial del
C3A, que sin él podría llevar a la fragua
instantánea: C3A + 21H C4AH13 + C2AH8
Se forman silicatos inestables que puedendar
lugar a granate hidratado:
C4AH13 + C2AH8 2C3AH6 + 9H
Misma secuencia de hidratación que C3A, con o
sin yeso.
Reacciones más lentas y con menos calor.
El yeso retarda su hidratación (más que la del
C3A.
Cambios en composición afectan velocidad de
hidratación: a > Fe < hidratación.
Fe2O3 (F) juega el mismo rol que la Al2O3 (A
F)
Cementos con bajo C3A y alto C4AF sonresistentes a sulfatos no se forma etringita a
partir de monosulfoaluminato
Primeros días: C3A > C3S > C4AF > C2S
Pero dos preparaciones diferentes no
hidratan de igual manera
Afectan la velocidad de hidratación:
◦ fineza
◦ velocidad de enfriamiento del clinker
◦ presencia de impurezas
◦ otros componentes del cemento
Ejemplos: halita y belita hidratan más rápido que
componentes puros… AC3A y ferrita les afectan las
impurezas.
Suposición hecha (no completamente cierta):
cemento hidrata como sustancias puras.
C3A y C4AF compiten por S� , pero como C3A es
más reactivo consume más S�
El S� incrementa Vhid de silicatos cálcicos, que
también compiten por S� .
C-S-H incorpora en su estructura S� , A y F
La cantidad de sulfoaluminatos real < ½ de la
teórica (calculada en...
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