Determinacion Del Calor De Reaccion De Hidratacion

DETERMINACION DEL CALOR DE REACCION
DE HIDRATACION

Laboratorio de Fisicoquímica de Materiales
Facultad de Ingeniería de Materiales.
Universidad Del Valle

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

* Determinar el calor liberado en la reacción de hidratación del cemento (portland).

OBJETIVOS ESPECIFICOS

* Elaborar la relación correspondiente a la liberación de calor durante lahidratación del cemento.

* Conocer las propiedades del cemento que contribuyen a la liberación de calor.

INTRODUCCION
Aunque ciertos tipos de cementos que se fraguan y endurecen con agua de origen mineral eran conocidos desde la antigüedad, sólo han sido empleados como cementos hidráulicos a partir de mediados del siglo XVIII. El término cemento Portland se empleó por primera vez en 1824 por elfabricante inglés de cemento Joseph Aspdin, debido a su parecido con la piedra de Portland, que era muy utilizada para la construcción en Inglaterra. El primer cemento Portland moderno, hecho de piedra caliza y arcillas o pizarras, calentadas hasta convertirse en carbonilla (o escorias) y después trituradas, fue producido en Gran Bretaña en 1845. En aquella época el cemento se fabricaba en hornosverticales, esparciendo las materias primas sobre capas de coque a las que se prendía fuego. Los primeros hornos rotatorios surgieron hacia 1880. El cemento Portland se emplea hoy en la mayoría de las estructuras de hormigón.

MARCO TEORICO
El cemento: puede definirse como un material pulverizado que contiene oxido de calcio, sílice, alúmina, oxido de hierro y algunos componentes menores y queforma, por adición de una cantidad dada de agua, una pasta conglomerante capaz de endurecer tanto en el agua como en el aire.
Para cada cantidad de cemento existe una cantidad de agua del total de la agregada que se requiere para la hidratación del cemento.
La reacción entre en cemento y el agua (reacción de hidratación), es de carácter exotérmico, donde el calor liberado es directamenteproporcional al grado de hidratación de los diferentes componentes del cemento. En esta reacción, se origina de diferentes formas morfológicas de silicatos hidratados llamados gel de CSH; hidróxido de cálcico, ettringita, monosulfoaluminato hidratado y algunas veces, pequeñas cantidades de otras fases.
En la figura 1 se muestra una grafica de la velocidad de liberación de calor o flujo de calor en lahidratación de dos tipos de cemento. Nótese que el flujo de calor para los dos tipos de cemento varia y además las curvas se corren hacia la derecha debido al uso de un agente retardante, el cual como se puede apreciar en la figura, logra que la alta liberación de calor ocurra en un periodo posterior.

Figura 1. Grafica de flujo de calor para dos tipos de cemento.

Figura 2. Velocidad deliberación de calor en cementos.
La figura 2 corresponde a la velocidad de liberación de calor con respecto al tiempo. En esta figura se puede observar la presencia de los picos. El primero de ellos muy agudo, corresponde al máximo valor y se da al cabo de los 10 primeros minutos después de haberse efectuado la mezcla del cemento y el agua. Este pico se debe básicamente a la hidratación de la callibre y a la disolución en el agua de otras impurezas generalmente alcalinas.
Después del primer pico, a velocidad de reacción baja hasta un valor minimo donde se estabiliza durante un tiempo cercano a las dos horas. Este tiempo corresponde al llamdo tiempo durmiente o de inducción, después del cual comienza el verdadero proceso de hidratación del cemento portland. Este periodo se denominaPeriodo Inicial de Fraguado del Cemento. Después de este periodo se alcanza un segundo pico entre las 8 y 10 horas de inicio del amasado. A partir de este momento se observa una disminución gradual del calor liberado.
EQUIPOS Y REACTIVOS.
* Calorímetro elaborado por los estudiantes (adaptar los que ya tienen).
* Cámara de absorción de calor.
* Frasco plástico de boca ancha.
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