Hidratacion del Cemento Parte I.pdf
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8/17/2019 Hidratacion del Cemento Parte I.pdf
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Hidratación Del Cemento
Desde el pu nto de vis ta quím ico , la hid ratación del cemento es un
com plejo proc eso de diso lución / precipi tación durante el cual la
hid ratación de todos los com ponen tes se real iza simultáneamen te,
pero a diferentes v elocid ades e influ enciándose unas a otras .
Disolución Precipitación
Cemento
Cemento
Cemento
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Hidratación de las Fases del Clinker
1.- FASES SILICATO (C3S / C2S) :
2C3S + 6H ——> C 3S2H3 + 3CH + CALOR2C2S + 4H ——> C3S2H3 + CH
Esta fase es la mas abundante 80% del volumen total
El C3S es el principal con tope de 70%
El C2S normalmente no excede el 20%
Los productos de la reacción son:
Silicato de calcio hidratado C-S-H gelHidróxido de calcio C-H
Principal componentecemento fraguado
Residual que puede ser atacadopor los sulfatos y gases agrios
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Hidratación de las Fases del Clinker
Cristales hexagonales de
hidróxido de calcio. Perjudicialespara la integridad del cemento enambientes agrios o en presencia
de sulfatos.
Las zonas densas amorfas
son los cúmulos de C-S-H losespacios oscuros son poros
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Efectos de la hidratación del C3S/C2S
(Cont…)
Concentración deC3S
Efecto en el cemento
40 -45% Cemento retardado
60- 65% Cemento con desarrolloTemprano y Alto de resistencia
Concentración de C2S Efecto en el cemento
< 20% No afecta al fraguado inicial
Incrementa el desarrollo deresistencia final
La velocidad de reacción del C3S es mayor que C2S
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Tiempo (días)
0,01 0,03 0,05 0,1 0,3 0,5 3 5 10 30 50 100 300 1000
C 3 S H I D R A T A D O
( % )
100
80
60
40
20
0
50ºC
25ºC
5ºC
1
Tiempo (días)
0,01 0,03 0,05 0,1 0,3 0,5 3 5 10 30 50 100 300 1000
C 2 S H I D R A T
A D O
( % )
100
80
60
40
20
0
50ºC
25ºC
5ºC
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Comportamiento de la hidratación del C3S/C2S
Hidratación delC3S vs Tiempo yTemperatura
Hidratación del
C2S vs Tiempo yTemperatura
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3 horas 10 horas
Etapa inicial de Hidratación
Desarrollo los cristales fibrosos de C-S-H gel
El cristal C-S-H es amorfo por lo que forma una capa protectorasobre el resto de C3S retardando su hidratación y generando la
etapa de inducción!
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Nivel desaturación
IIIIII IV V
Tiempo de hidratación
E v o l u c i ó n d e l a
r a t a d e c a l o r
[ C
a ² ]
( m
m o l e s / l )
min hr días
Diagrama Térmico. Hidratación del C3S
I Preinducción.
II Inducción.
III Aceleración.
IV Desaceleración.
V Difusión.
La reacción dura varios días y es fuertemente exotérmica.
En el gráfico pueden diferenciarse varias etapas:
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Hidratación de las Fases del Clinker
2.- FASES ALUMINATO (C3A) :
A) Ca3Al2O6 + 6H2O 3Ca2++ 2(Al(OH)4)¯ + 4OH ¯
B) 6Ca2+ + 4 (Al(OH)4) ¯+ 8OH ¯+ 15H2O Ca2(Al(OH)5)2 . 3H2O + 2(Ca2Al(OH)7 .6 H20)
Adicionando A + B:
C) 2C3A + 27H C2AH8 + t C4AH10 (Cristal hexagonal meta estable)
Luego de varios días
D) C2AH8 + C4AH10 2C3AH6 + 15H (Cristal ortogonal estable)
Disolución
Saturación y precipitación de C-A-H
El cristal de la reacción “C” no es amorfo y no forma capaprotectora, por tanto su hidratación es rápida. Si no se
controla causa flash set en el cemento!
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Hidratación de las Fases Del Clinker
2.- FASES ALUMINATO (C3A) :
Para controlar la reactividad del C3 A, se agrega de 3 a 5% de yeso(SO4Ca) en el “clinker ”
D) Entonces, la nueva reacción en forma global es:
C3 A + 3CSH2 + 26H C3 A.3CS.32H
/__________/Se forma Etringita en sustitución de C-A-H
la Etringita tiene forma de filamentos y precipita sobre el resto del C3Aretardando su hidratación creando un falso periodo de inducción.
Al consumirse todo el yeso, se reanuda la hidratación rápida del C3A
La Etringita sé inestabiliza y se convierte en calcio mono sulfo aluminatohidratado
E) C3 A.3CS.32H + 2 C3A + 4 H 3 C3 A.CS.12 H
El resto del C3A se convierte en C-A-H según reacción “C”!
(CONT.) :
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Hidratación de las Fases Del Clinker(CONT.) : Área no homogénea con zonas
densas y zonas porosas
200X
Dentro de la zona porosas seobservan cristales de hidróxido de
calcio y filamentos de etringita
2000X
5000X
Otra vista de los filamentos de etringitarecubriendo los cristales de C3A