La estructura a nivel atómico del hidrato de silicato de aluminato de calcio cementoso

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Geoquímica

Sus antecedentes:

• El papel del aluminio en los productos de hidratación del cemento como el hidrato de silicato de aluminato de calcio (C-A-S-H) no se entiende completamente.
• La naturaleza estructural del aluminio en C-A-S-H ha sido un enigma de larga data en la química del cemento.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar la incorporación estructural y la coordinación del aluminio dentro del hidrato de silicato de aluminato de calcio (C-A-S-H).
• Resolver el debate en torno a la existencia y asignación de la "tercera fase de hidrato de aluminato" (TAH).

Principales métodos:

• Los cálculos de los primeros principios se emplearon para predecir el comportamiento estructural del aluminio.
• La validación experimental se realizó utilizando espectroscopia avanzada de resonancia magnética nuclear (RMN) de estado sólido, incluida la RMN de 27Al y 29Si.

Principales resultados:

• Los cálculos de los primeros principios predijeron la incorporación de aluminio en los sitios de puente de las cadenas de silicatos con coordinación de seis veces en altas proporciones de Ca: Si y H2O.
• La RMN experimental de 27Al y 29Si confirmó la formación de complejos de puente de silicato [AlO2 ((OH)) 4], correlacionados con los silicatos C-A-S-H.
• Se asignó una señal de RMN estrecha de 27Al a 5 ppm a estos sitios de aluminio puente, no a una fase de TAH.

Conclusiones:

• El aluminio en C-A-S-H existe como complejos de puente de silicato [AlO2(OH) 4], estabilizados por iones de calcio.
• La "tercera fase de hidrato de aluminato" (TAH) no existe, lo que resuelve un debate importante en la ciencia del cemento.
• Este estudio aclara el papel estructural del aluminio de coordinación seis veces en los productos de hidratación del cemento.