Hidratacion Cemento

LECCION 7 .- HIDRATACION DEL CEMENTO PORTLAND.

1.- Introducción.

E1 endurecimiento y fraguado del hormigón son el resultado de procesos químicos y físicos entre el cemento

portland y el agua, que se denominan hidratación.

E1 clínker de cemento Portland contiene 4 compuestos químicos mayoritarios, los minerales de clínker, que

son : C3S = silicato tricálcico, C2S = silicato dicálcico, C3A = aluminato tricálcico 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.

A1 salir del horno el clínker es enfriado y luego es molido junto con yeso (CaSO4.2H2O o más abreviado

2 CSH ) formándose así el cemento Portland. La cantidad de minerales principales en el clínker puede variar y

por eso el cemento Portland puede tener distintas propiedades. Los minerales C3S y C2S constituyen,

generalmente, el 75-80 % del peso del cemento Portland. Las distintas propiedades se refieren,

principalmente, a las diferencias en contenidos de C3S y C3A.

2.- Hidratación de los compuestos puros del cemento.

Las reacciones químicas 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. Esta es una suposición y no siempre es válida, ya que las

reaciones entre los compuestos de hidratación pueden tener consecuencias importantes pero, por lo menos con

respecto a la hidratación de los silicatos, la suposici6n es bastante representativa. Las características tratadas

se refieren a la hidratación de un cemento mezclado con agua para simular las condiciones del hormigón.

3.- Silicatos de calcio.

Los dos compuestos 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 (3.1)

(silicato tricálcico) (agua) (C-S-H) (hidróxido de calcio)

2C2S + 5H
C3S2H4 + CH H = - 43 KJ/mol (3.2)

(silicato dicálcico) (agua) (C-S-H) (hidróxido de calcio)

E1 producto principal 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 el contrario, el hidróxido de

calcio es una materia cristalina con una composición fija.

En el curso de la hidratación, han sido identificadas varias morfologías difeentes de C-S-H, cuya

denominación , depende de la técnica usada para su identificación . Se han propuesto dos clasificaciones

principales basadas en la exploración por microscopía electrónica de barrido (SEM) y por microscopía

electrónica de transmisión (TEM), las cuales pueden verse en la tabla 3.1. En la figura 3.1 puede verse su

morfología, de acuerdo con Diamond.

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