Hidratacion Del Cemento

Estructura de la Pasta de Cemento Hidratado
Dr. Kimberly Kurtis
Escuela de Ingeniería Civil Instituto de Tecnología de Georgia Atlanta, Georgia.

Estructura de la Pasta de Cemento Hidratado
¿Qué entendemos por “estructura”? El tipo, cantidad, tamaño, forma, y distribución de las fases presentes. Macroestructura - puede verse sólo (200 µm o más grande). Microestructura - deba ser observadocon la ayuda de un microscopio.

Estructura del Concreto
Macroscópicamente, puede considerarse que el hormigón está compuesto de 2 fases - agregado grueso y mortero (pasta + agregado fino) o agregado y pasta. • Distribución heterogénea. ¡A la microescala, nosotros vemos que estas 2 fases no son homogéneas!

Agregado
• 60-75% del volumen sólido de la mayoría de concretos. • El agregado esprincipalmente responsable del peso unitario, módulo elástico, y la estabilidad dimensional del hormigón porque estas propiedades dependen de las características físicas (la fuerza, y la densidad a granel) del agregado. • Además, la porosidad, forma y textura del agregado son importantes para la trabajabilidad, la durabilidad, y fuerza. • La composición química y mineralógica del agregado normalmentees menos importante, con la excepción de algún deletéreo y algunas reacciones ventajosas. • La fase del agregado es generalmente más fuerte, que las otras 2 fases, con algunas excepciones.

Pasta de Cemento Hidratado
Sólidos C-S-H CH Ettringita El hidrato de Monosulfato Cemento no hidratado residual Vacíos Aire atrapado (>1mm) Aire incorporado (75-500um) Poros capilares (macromeso) Espacioentre capas (microporos) Agua Agua capilar. Agua Adsorbida. Agua entre capas. Agua químicamente combinada.

¡La Tercera Fase importante en el Concreto!
Además del agregado grueso, el agregado fino y la pasta (juntos el “fragmento del mortero”), generalmente existe una tercera fase importante -la zona de transición (TZ) o zona de transición interfacial (ITZ). • La región interfacial entre elagregado grueso y el hcp • 10-50 µm de espesor • “El enlace más débil”

Estructura del Concreto
• Cada una de las fases puede ser heterogénea en su composición (sólidos y vacíos). • Las proporciones relativas y características de las fases varían con la composición de la mezcla, tiempo, el ambiente, etc. Todos estos factores hacen predicciones del comportamiento del concreto más desafiante que laspredicciones para otros materiales.

Microestructura
Sólidos C-S-H CH Ettringita El hidrato de Monosulfato Cemento no hidratado residual Vacíos Aire atrapado (>1mm) Aire incorporado (75-500um) Poros capilares (macromeso) Espacio entre capas (microporos) Agua Agua capilar. Agua Adsorbida. Agua entre capas. Agua químicamente combinada.

Reacciones de Hidratación del cemento

ReacciónPuzolánica
La reacción de sílice en la puzolana con el hidróxido del calcio:

En puzolanas alúmino-silíceas (por ejemplo la ceniza, escorias y meta caolín). La alúmina también participa en las reacciones con hidróxido de calcio produciendo varios hidratos aluminato de calcio (C-A-H) e hidratos de silicato alúmino cálcicos (C-A-S-H).

Microestructura
“En los sólidos, las inhomogeneidadesmicroestructurales pueden tener serios efectos en adelante en la fuerza y otras propiedades mecánicas relacionadas porque estas propiedades son controladas por los extremos microestrurales, no por la microestructura promedio.” • Así, la presencia de vacíos, grietas, y otros defectos juegan un importante papel determinando el desempeño del material compuesto.

¿Por qué existen estos defectos en elconcreto?

¿Por qué existen estos defectos en el concreto?

• Alguno vacíos resultan de la naturaleza intrínseca del proceso de hidratación del cemento. • Otros vacíos son introducidos intencionalmente o involuntariamente durante la mezcla y/o colocación. • Pueden desarrollar micropartículas y grietas debido a “la desigualdad” entre los componentes (es decir, diferente CTE, E). • Pueden desarrollar...