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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

1

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