mecanismo de endurecimiento del cemento
Páginas: 5 (1135 palabras)
Publicado: 19 de septiembre de 2014
MECANISMO DE ENDURECIMIENTO DEL CEMENTO
El endurecimiento del cemento se inicia una vez que se comienza el fraguado del cemento, la ganancia en resistencia (medida del endurecimiento) es progresiva según avanza el grado de hidratación del cemento.
A partir del momento en que el cemento se mezcla con agua, ésta se satura, principalmente de cal y de sulfatos procedentes del yeso y de losálcalis. El aluminato tricalcico se hidrata rápidamente produciendo un aluminato cálcico hidratado y un sulfoaluminato, posteriormente se hidratan los silicatos tricalcico y bicálcico, dando lugar a diversos compuestos hidratados.
El cemento Portland contiene 4 compuestos químicos mayoritarios, los minerales de clínker, que son: C3S = silicato tricálcico, C2S = silicato dicálcico, C3A = aluminatotricálcico y C4AF = ferrita aluminato tetracálcico (Esta fórmula es la composición promedia de una serie de soluciones sólidas entre C6A2F y C6AF2), junto con varios compuestos minoritarios, como MgO, cal libre y sulfatos de álcalis.
Al salir del horno el clínker es enfriado y luego es molido junto con yeso (CaSO4.2H2O o más abreviado CSH2) formándose así el cemento Portland.
Las reaccionesquímicas que describen la hidratación del cemento son muy complejas. Para poder entender los procesos químicos que determinan el fraguado del cemento, es necesario estudiar la hidratación de cada uno de los minerales de clínker por separado.
Esto supone que la hidratación de cada compuesto es un proceso independiente de los otros procesos que tienen lugar durante la hidratación del cemento.
Los doscompuestos de silicato cálcico tienen casi el mismo proceso de hidratación. Sólo se distinguen por la cantidad de Ca(OH)2 = CH que se forma y por la cantidad de calor de hidratación liberado durante las reacciones.
2C3S + 7H → C3S2H4 + 3CH ∆ H = -1114 KJ/mol
Silicato tricálcico + agua → gel de tobermorita + hidróxido de calcio
2C2S + 5H → C3S2H4+ CH ∆ H = - 43 KJ/mol
Silicato dicálcico + agua → gel de tobermorita + hidróxido de calcio
Ferroaluminato tetracálcico + agua + hidróxido de calcio --> hidrato de calcio
Aluminato tricálcico + agua + hidróxido de calcio --> hidrato de Aluminato tricálcico
Aluminato tricálcico + agua + yeso --> sulfoaluminatos de calcio
El productoprincipal de la hidratación es un hidrato de silicato cálcico. La fórmula C3S2H4 sólo es una aproximación, porque la composición de este hidrato puede variar en un intervalo bien amplio. Es una materia no cristalina de composición variable (geliforme), que forma partículas muy pequeñas (menos de 1 micra en cualquier dimensión). La denominación C-S-H gel refleja esas propiedades. Por elcontrario, el hidróxido de calcio es una materia cristalina con una composición fija.
Cada producto de la reacción de hidratación desempeña una función en el comportamiento mecánico de la pasta endurecida. El más importante de ellos es el compuesto llamado gel de tobermorita, el cual es el principal compuesto aglomerante de la pasta de cemento, porque liga o aglutina entre sí a
todos los componentes.Este gel es una sustancia dividida, muy fina, con estructura coherente, con una composición y estructura semejantes a la de un mineral natural, llamado tobermorita.
La rapidez de hidratación es afectada, además de la composición, por la finura del molido, la cantidad de agua agregada y las temperaturas de los componentes al momento de mezclarlos. Para lograr una hidratación más rápida, loscementos se trituran hasta dejarlos muy finos. El diámetro promedio de un grano de cemento Pórtland proveniente de la trituración del clinker es de alrededor de 10 µm. Las partículas del producto de hidratación, como el gel de tobermorita, son del orden de una milésima de ese tamaño, por lo que su enorme superficie específica, de alrededor de 3 millones de cm2 por gramo, produce...
El endurecimiento del cemento se inicia una vez que se comienza el fraguado del cemento, la ganancia en resistencia (medida del endurecimiento) es progresiva según avanza el grado de hidratación del cemento.
A partir del momento en que el cemento se mezcla con agua, ésta se satura, principalmente de cal y de sulfatos procedentes del yeso y de losálcalis. El aluminato tricalcico se hidrata rápidamente produciendo un aluminato cálcico hidratado y un sulfoaluminato, posteriormente se hidratan los silicatos tricalcico y bicálcico, dando lugar a diversos compuestos hidratados.
El cemento Portland contiene 4 compuestos químicos mayoritarios, los minerales de clínker, que son: C3S = silicato tricálcico, C2S = silicato dicálcico, C3A = aluminatotricálcico y C4AF = ferrita aluminato tetracálcico (Esta fórmula es la composición promedia de una serie de soluciones sólidas entre C6A2F y C6AF2), junto con varios compuestos minoritarios, como MgO, cal libre y sulfatos de álcalis.
Al salir del horno el clínker es enfriado y luego es molido junto con yeso (CaSO4.2H2O o más abreviado CSH2) formándose así el cemento Portland.
Las reaccionesquímicas que describen la hidratación del cemento son muy complejas. Para poder entender los procesos químicos que determinan el fraguado del cemento, es necesario estudiar la hidratación de cada uno de los minerales de clínker por separado.
Esto supone que la hidratación de cada compuesto es un proceso independiente de los otros procesos que tienen lugar durante la hidratación del cemento.
Los doscompuestos de silicato cálcico tienen casi el mismo proceso de hidratación. Sólo se distinguen por la cantidad de Ca(OH)2 = CH que se forma y por la cantidad de calor de hidratación liberado durante las reacciones.
2C3S + 7H → C3S2H4 + 3CH ∆ H = -1114 KJ/mol
Silicato tricálcico + agua → gel de tobermorita + hidróxido de calcio
2C2S + 5H → C3S2H4+ CH ∆ H = - 43 KJ/mol
Silicato dicálcico + agua → gel de tobermorita + hidróxido de calcio
Ferroaluminato tetracálcico + agua + hidróxido de calcio --> hidrato de calcio
Aluminato tricálcico + agua + hidróxido de calcio --> hidrato de Aluminato tricálcico
Aluminato tricálcico + agua + yeso --> sulfoaluminatos de calcio
El productoprincipal de la hidratación es un hidrato de silicato cálcico. La fórmula C3S2H4 sólo es una aproximación, porque la composición de este hidrato puede variar en un intervalo bien amplio. Es una materia no cristalina de composición variable (geliforme), que forma partículas muy pequeñas (menos de 1 micra en cualquier dimensión). La denominación C-S-H gel refleja esas propiedades. Por elcontrario, el hidróxido de calcio es una materia cristalina con una composición fija.
Cada producto de la reacción de hidratación desempeña una función en el comportamiento mecánico de la pasta endurecida. El más importante de ellos es el compuesto llamado gel de tobermorita, el cual es el principal compuesto aglomerante de la pasta de cemento, porque liga o aglutina entre sí a
todos los componentes.Este gel es una sustancia dividida, muy fina, con estructura coherente, con una composición y estructura semejantes a la de un mineral natural, llamado tobermorita.
La rapidez de hidratación es afectada, además de la composición, por la finura del molido, la cantidad de agua agregada y las temperaturas de los componentes al momento de mezclarlos. Para lograr una hidratación más rápida, loscementos se trituran hasta dejarlos muy finos. El diámetro promedio de un grano de cemento Pórtland proveniente de la trituración del clinker es de alrededor de 10 µm. Las partículas del producto de hidratación, como el gel de tobermorita, son del orden de una milésima de ese tamaño, por lo que su enorme superficie específica, de alrededor de 3 millones de cm2 por gramo, produce...
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