Hydration Kinetics and Phase Stability of Dicalcium Silicate Synthesized by the Pechini Process

Abstract

Reactive dicalcium silicate (Ca 2 SiO 4 ) has been synthesized by the Pechini process, and hydration kinetics studied. With increasing calcination temperature, the amorphous product first crystallizes to ␣ L -phase and subsequently to the ␤-and ␥-phases. The specific surface area, ranging from 40 to 1 m 2 /g, strongly depends on the calcination temperature of 700°-1200°C for 1 h. Samples with a high surface area have a high water demand; a water/cement ratio >2.0 is required to produce formable pastes in some instances. Hydration kinetics are determined by XRD, 29 Si magic-angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR), and differential scanning calorimetry/thermogravimetry (DSG/TG). The hydration rate depends only on the surface area, not on the polymorph. Complete hydration occurs in as early as 7 d. Very little calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) is formed in the most reactive specimens (calcined at 700°and 800°C), which indicates the Ca/Si ratio in C-S-H gels is ∼2.0, but more Ca(OH) 2 forms from samples calcined at higher temperature. The silicate structure of the hydrated Ca 2 SiO 4 pastes is investigated using 29 Si MAS NMR spectroscopy and trimethylsilylation analysis.

Actividad hidráulica de un cemento belítico obtenido a partir de cenizas volantes tipo C: influencia del aditivo y tipo de curado

“…For all these reasons, a large family of belite cements is presently under development (5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22).…”

Obtención de silicatos de calcio utilizando el método de precipitación controlada

“…Se utilizó espectroscopia infrarroja para determinar los grupos funcionales presentes en las muestras obtenidas utilizando NH 4 OH sin ácido, A1, y con ácido, A2, y el NaOH sin ácido, A3, y con ácido, A4; los espectros se muestran en la figura 2.…”

“…Al tratarla térmicamente se van conformando los silicatos de calcio tal como se ilustra en la tabla 1. Esto lleva a considerar que, durante la adición del NH 4 OH, las partículas de SiO 2 inicialmente son recubiertas por especies químicas de calcio y que al tratar térmicamente el sistema se favorece la difusión de este catión hacia el interior de las mismas, ocasionando la reacción entre el SiO 2 y el calcio y la producción de los silicatos de calcio correspondientes.…”

“…2-En todos los sistemas SiO 2 -Ca(CH 3 COO) 2 estudiados, con condiciones de síntesis diferentes, se obtuvieron silicatos de calcio pero a los que se les adicionó NH 4 OH no se forma fase sólida debido a la existencia de exceso de NH 4 + lo que aumenta notablemente la solubilidad de las especies químicas de calcio presentes en el sistema. Especies químicas de calcio se deben adsorber sobre la superficie de las partículas de SiO 2 y difunden a través de ellas cuando se activan térmicamente, favoreciendo las reacciones químicas y la formación de compuestos de silicato de calcio, entre ellos los polimorfos de C 2 S y C 3 S. De los resultados de DRX se puede concluir que la reactividad química del sistema es bastante elevada y que las condiciones de síntesis determinan la naturaleza del producto final.…”

“…Concretamente para la obtención de las tobermoritas (1), de particular importancia en la hidratación del cemento (3), se han utilizado otros métodos de síntesis destacándose el de precursor polimérico o Pechiní (4)(5)(6). El efecto que la naturaleza de los precursores de calcio y silicio, sobre el tipo de silicato de calcio obtenido, no se ha estudiado a profundidad.…”