Estructura a nivel atómico del hidrato de silicato de calcio cementoso modificado con zinc

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• La resistencia mecánica de los silicatos de tricalcio (C3S) se ve reforzada por la adición de zinc durante la hidratación.
• La estructura a nivel atómico del hidrato de silicato de calcio modificado por zinc (C-S-H), el producto primario de hidratación del cemento, no se comprende bien.

Objetivo del estudio:

• Para dilucidar la estructura a nivel atómico del silicato de calcio modificado con zinc (C-S-H).
• Investigar el papel de la sustitución de zinc en la estructura C-S-H y su impacto en las longitudes de las cadenas de silicato.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia de resonancia magnética nuclear de estado sólido (RMN) mejorada con 29Si DNP.
• Teoría funcional de densidad empleada (DFT) para los cálculos de desplazamiento químico.
• Modelado de dinámica molecular aplicada para determinar las estructuras atómicas.

Principales resultados:

• Se identificaron dos nuevas especies de silicio: Q{1,Zn} y Q{2p,Zn}, lo que indica la sustitución de zinc en sitios específicos de silicio.
• Sustitución de zinc observada en entornos de silicio dimérico (Q(1) y puente (Q(2b).
• Se ha demostrado que el aumento del contenido de zinc promueve la extensión de la cadena media de las dreierketten en C-S-H.

Conclusiones:

• Se ha determinado la estructura atómica del C-S-H modificado con zinc.
• La incorporación de zinc altera la estructura C-S-H mediante la sustitución de silicio y el aumento de la polimerización de la cadena de silicato.
• Estas modificaciones estructurales proporcionan información sobre las propiedades mecánicas mejoradas de los cementos modificados con zinc.