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TESIS INGENIERÍAQUÍMICA

CONTRIBUCION AL ANÁLISIS Y ESTUDIO DE LA ZONA INTERFACIALÁRIDO­PASTA DE CEMENTO PORTLAND

Doctorando: Alberto Delgado Quiñones

Directores: Dr. D. Rafael Talero Morales / Dr. D. Anselmo Acosta Echevarría

Esta investigación de Tesis Doctoral constituye una contribución al análisis y estudio de la zonainterfacial árido­pasta de cemento Portland, si bien, desde un tratamiento alternativo a los quetradicionalmente se han venido realizando por la mayoría de investigadores. Puesto que, en realidad, seha tratado de contemplar al árido como no inerte y, por consiguiente, susceptible de interaccionarquímicamente con la disolución de poro del cemento Portland. Lo que indefectiblemente le causaría asus morteros y hormigones diferencias microestructurales particulares, según sea la naturalezamineralógica y, por tanto, el carácter químico del árido en cuestión.En la actualidad, se disponen dediferentes modelos microestructurales de otros autores, que describen la zona interfacial de estosmateriales de construcción de base cemento. Si bien, todos ellos,

• por una parte, no se han obtenido a partir de muestras lo suficientemente representativas de losmismos, ni tampoco a una edad suficiente como para que la heterogeneidad de la microestructura deeste tipo de materiales no sea susceptible de sufrir cambios notables, y ni mucho menos aún, hancontemplado ni tenido en cuenta la diferente naturaleza ni el carácter químico de los áridos, y

• por otra, dichos modelos microestructurales existentes no coinciden en sus características,propiedades ni mecanismo de formación.

Por lo que la demostración de la influencia puramente química que ejercen los áridos, en virtud desu naturaleza mineralógica y carácter químico, ha sido llevada a cabo a partir de la caracterización demorteros de un cemento Portland con dos tipos de áridos:

• de naturaleza silícea, constituidos en su mayor parte por cuarzo, cuyo carácter químico es ácido,y

• de naturaleza calcárea, constituidos en su mayor parte por calcita o calcita magnesiana, cuyocarácter químico es básico.

Ésta caracterización les fue realizada en su estado fresco y, sobre todo, a edad avanzada de hasta dosaños. Asimismo, otras variables del diseño de los morteros, fue la distribución de tamaños de partículade los áridos (dos tipos: la tipo ASTM C778 y la tipo UNE­EN 196­1) y su procedencia (naturales rodadosy de machaqueo de rocas masivas, lavados y no lavados), habiendo utilizado en total en estainvestigación cuatro áridos diferentes, de los cuales dos pertenecen a cada una de las naturalezas ycaracteres químicos anteriores. Asimismo y por otra parte, está investigación comprendió también elestudio de la influencia de las propiedades físicas de los áridos sobre las propiedades de los morteros. Y,además, la influencia de la conservación de los mismos en agua destilada y expuestos al aire dellaboratorio.De este modo, las principales aportaciones de esta Tesis Doctoral han sido las que se derivandel comportamiento no inerte de los áridos, desde un punto de vista físico­mecánico y, sobre todo, elmás complejo pero más diferenciador de todos, desde un punto de vista puramente químico. Y medianteeste último punto de vista se ha logrado demostrar, con diferentes técnicas analíticas, la existencia deuna interacción puramente química entre los áridos y la disolución de poro del cemento Portland Lo quese ha traducido en la modificación de la composición química de la misma. Asimismo, se ha logradodemostrar también que los áridos de naturaleza mineralógica silícea producen zonas interfaciales de

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CONTRIBUCION AL ANÁLISIS Y ESTUDIO DE LA ZONA INTERFACIALÁRIDO­PASTA DE CEMENTO PORTLAND

Doctorando: Alberto Delgado Quiñones

Directores: Dr. D. Rafael Talero Morales / Dr. D. Anselmo Acosta Echevarría

mejores propiedades, tanto mecánicas como químicas, que los áridos de naturaleza calcárea,habiéndose puesto en cuestión, e incluso refutarse muchas de las propiedades de la zona interfacialdeterminadas por otros autores, como por ejemplo que, a una edad avanzada y en condiciones decurado hídrico adecuado, no existen características microestructurales diferenciadoras (como su mayorporosidad o mayor cantidad de portlandita y/o ettringita precipitadas en la interfase) con el resto de pastade cemento Portland que justifiquen la existencia de la zona de transición a la interfase árido­pasta, poruna parte, y una matriz de cemento Portland, por otra. De modo, que la zona interfacial no constituiríasiempre la zona más débil de los materiales de base cemento Portland con los áridos. De igual modo seha logrado demostrar también, la no existencia de un déficit de partículas de clinker Portland en lasinmediaciones de las interfases, ni tampoco una menor proporción de estas partículas sin hidratar. Endefinitiva, la formación de productos de hidratación con el tiempo, produce la colmatación de laporosidad inicial, de modo que a partir de un determinado grado de hidratación ambas regiones, zona detransición y matriz de cemento Portland, forman una sola. Si bien y como se la logrado demostrartambién, cada una de diferente composición química.Finalmente y en vista de la suficiente informaciónmicroestructural obtenida a largo plazo, de los morteros de esta investigación, se han logrado diseñar ydesarrollar dos modelos microestructurales específicos. Uno, para los áridos silíceos, o de carácterquímico ácido, y otro, para los calcáreos, o de carácter químico básico, habiéndose aportado, además, lajustificación del mecanismo de formación de cada modelo. Y en base a ambos modelosmicroestructurales, fruto de las mejores o peores propiedades físicas, mecánico­elásticas y deestabilidad volumétrica mostradas por sus morteros, se ha podido establecer la mejor o peor adecuaciónde un tipo de árido u otro, en función de su naturaleza y carácter químico, para conseguir diseñar,dosificar y fabricar materiales de construcción de base cemento Portland, únicamente, que muestren elmejor comportamiento, habiéndose podido deducir además de todo ello, su probable resistencia frente alos principales ataques químicos agresivos y físicos también, a los que habitualmente se encuentranexpuestos en la realidad.