Efecto de la nanosilice en retracción por secado en pastas de cemento blanco

Cargando...
Miniatura

Document language:

Español

Título de la revista

ISSN de la revista

Título del volumen

Documentos PDF

Resumen

Una de las características de los cementos blancos, adicional a la ausencia de hierro, es su alto tenor en alúmina, confiriéndole una alta tasa de hidratación y liberación de calor con la aparición de las retracciones por secado causando en sus aplicaciones fisuras y grietas. En este trabajo se evaluó el efecto de la nanosílice en las retracciones por secado según su tamaño y área superficial específica, para lo cual se siguió la siguiente metodología • Caracterización de la materia prima: mediante DRX se revisa que no haya presencia de hidróxido de calcio para descartar su rehidratación del cemento, además se debe verificar que no haya la presencia de celita ortorrómbica y mayenite que aumentan la tasa de hidratación del cemento por encima de sus condiciones normales, posiblemente distorsionando los resultados de nucleación. La parte experimental se realizó teniendo en cuenta cada una de las propiedades de la nanosílice y objetivos específicos. • Efecto puzolánico, el cual está relacionado con el primer objetivo y para su verificación se siguió la norma ASTM 311 y la incidencia de este efecto sobre las retracciones por secado se verifico mediante la norma ASTM C 596, midiendo la estabilidad en volumen de barras de cemento adicionadas con nanosílice y sumergidas en agua. A las muestras de cemento blanco se les adicionó aerosil 200, (200 m2/g área superficial especifica y 12 nm tamaño) y sílica fume (20 m2/g de área superficial especifica, 100 nm de tamaño) en proporciones de 2%y 4% en peso. Con ambas nanosílice se observó una disminución en las retracciones y un aumento en las resistencias con relación a la muestra referencia, pero se tuvo una mayor disminución en las retracciones e incremento en las resistencias, con el aerosil 200 por su menor tamaño y mayor área superficial, lo cual le confiere una mayor actividad química. Es de anotar que un aumento de 2% a 4% de sílica fume, el efecto de atenuación de las retracciones y aumento en las resistencias es mayor por el aumento en la generación de centros de nucleación que incrementan la tasa de hidratación del cemento. • Efecto de refinación: para verificar el efecto filler de la nanosílice asociado al segundo objetivo, se utilizó la norma UNE 83962 basada en el método de Fagerlun para medir succión capilar de agua en hormigones, fenómeno que está directamente relacionado con la porosidad Efectiva (Є) que a su vez se puede relacionar con las retracciones por secado y las resistencias. Se observó que al disminuir la porosidad efectiva por acción de las nanosílice se atenúan las retracciones por secado y se aumentan las resistencias a compresión, siendo mayor la capacidad de refinación de poros del aerosil por su menor tamaño y mayor área superficial especifica. También se evidenció que al aumentar el porcentaje de participación de cada una de la nanosílice se redujo aún más la porosidad efectiva con una disminución adicional en la Retracciones y aumento en las resistencias a compresión. • Efecto de nucleación: para verificar este efecto, que está asociado al tercer objetivo, se utilizó la norma ASTM C 1702, ensayo de microcalorimetría isotérmica, para lo cual se prepararon pastas de cemento con adición de 2%,4% Nyasil (285 m2/g de área superficial especifica, 80 nm de tamaño) y sílica fume, mediante el monitoreo de la energía acumulada total de cada una de las muestras, comparándolas con la referencia se evidenció que todas las muestras presentan una mayor energía acumulada que la referencia, a razón de que las nanosílice adicionadas crean centros de nucleación que aceleran la cinética de hidratación, siendo la de mayor energía acumulada la muestra con 4% de Nyasil por la creación de mayor centros de aceleración de la hidratación. Los efectos de la nanosílice sobre la hidratación del cemento se pueden evaluar desde su tamaño y área superficial específica, y más concretamente desde su energía superficial y actividad química. (Texto tomado de la fuente)

Abstract

One of the characteristic features of white cement, in addition to the absence of iron, is their high alumina content, which provides a high hydration rate and heat release, leading to drying shrinkage and consequently causing cracks and fissures in their applications. This study evaluated the effect of nanosilica on drying shrinkage according to its particle size and specific surface area, following the methodology described below: • Raw material characterization: using XRD, the absence of calcium hydroxide was verified to rule out cement rehydration. It was also necessary to confirm the absence of orthorhombic celite and mayenite, which increase the cement hydration rate beyond normal conditions and could distort nucleation results. The experimental phase was carried out considering each property of the nanosilica and the specific objectives. • Pozzolanic effect: this effect is related to the first objective, and for its verification ASTM C311 was followed. The incidence of this effect on drying shrinkage was assessed using ASTM C596 by measuring the volume stability of cement bars with nanosilica addition and submerged in water. Aerosil 200 (200 m²/g specific surface area and 12 nm particle size) and silica fume (20 m²/g specific surface area, 100 nm particle size) were added to white cement samples at 2% and 4% by weight. With both types of nanosilica, a reduction in shrinkage and an increase in strength were observed compared to the reference sample. However, Aerosil 200 produced a greater reduction in shrinkage and a higher strength gain due to its smaller size and greater surface area, which confer higher chemical activity. It is worth noting that increasing silica fume content from 2% to 4% further enhanced shrinkage attenuation and strength gain due to the increase in nucleation sites that accelerate cement hydration. • Refinement effect: to verify the filler effect of nanosilica associated with the second objective, UNE 83962 (based on the Fagerlund method) was used to measure capillary water absorption in concrete, a phenomenon directly related to Effective Porosity (Є), which can in turn be linked to drying shrinkage and strength. A reduction in effective porosity due to the action of nanosilica was observed to attenuate drying shrinkage and increase compressive strength. Aerosil, due to its smaller particle size and larger specific surface area, exhibited greater pore-refinement capacity. It was also found that increasing the dosage of each nanosilica further reduced effective porosity, resulting in additional shrinkage reduction and increased compressive strength. • Nucleation effect: to verify this effect, associated with the third objective, ASTM C1702 (isothermal microcalorimetry test) was used. Cement pastes were prepared with 2% and 4% additions of Nyasil (285 m²/g specific surface area, 80 nm particle size) and silica fume. By monitoring the total accumulated energy of each sample and comparing it with the reference, it was observed that all samples exhibited a higher accumulated energy than the reference. This is attributed to the formation of nucleation sites created by the added nanosilica, which accelerates hydration kinetics. The sample with 4% Nyasil showed the highest accumulated energy due to the creation of a greater number of hydration acceleration centers. The effects of nanosilica on cement hydration can be assessed based on its particle size and specific surface area, and more specifically, on its surface energy and chemical activity.

Descripción

Ilustraciones

Palabras clave

Citación