Tesis doctoral de Ana Trapote Barrreira
El uso de hormigón en instalaciones de almacenamiento de residuos radiactivos de baja y media actividad requiere que la durabilidad de este material sea óptima durante el tiempo de vida de estos depósitos. Uno de los procesos más importantes que puede poner en riesgo su durabilidad es el ataque del hormigón por agua de bajo contenido mineral y ph neutro, alterando su microestructura (descalcificación, disolución de las fases de cemento, aumento de la porosidad y pérdida de propiedades barrera). Por lo tanto, para obtener estimaciones fiables de la durabilidad de los materiales base cemento es necesario incrementar nuestro conocimiento de la reactividad de estos materiales. Dentro de este contexto, en esta tesis, se han estudiado la cinética de disolución del silicato cálcico hidratado (gel c-s-h) -principal fase de unión en todos los sistemas base cemento- y los procesos responsables de la alteración de mortero. la cinética de disolución de gel c-s-h se determinó mediante experimentos de flujo continuo. El agua desmineralizada causó la disolución del gel c-s-h además de cambios en la composición de las soluciones. Se observó que el gel c-s-h disuelve incongruentemente cuando la relación ca/si es alta y congruentemente a medida que la relación ca/si disminuyó hacia la estequiometria de una tobermorita cuya relación ca/si es de 0.83. Se propuso una ley de velocidad de disolución para el gel con una relación de ca/si de 0.83 basada en las velocidades de disolución normalizadas con el área superficial final (bet). Adicionalmente, el modelado de los cambios en la química acuosa con el tiempo mediante transporte reactivo permitió el ajuste de las constantes de velocidad para el gel c-s-h con una relación de ca/si que varía entre 1.7 y 0.83. El análisis del sólido mediante sem-edx y epma mostró cierta variabilidad de las relaciones ca/si de las partículas analizadas, sugiriendo la existencia de dominios de composición con relaciones ca/si variables. Los espectros de 29si mas rmn mostraron un aumento en la polimerización del gel c-s-h reaccionado, y también la formación de dominios ricos en si en algunos casos, sobre todo en condiciones de flujo lento. Los cambios en la microestructura del gel c-s-h se analizaron mediante dispersión de neutrones a bajo ángulo (sans), mostrando un aumento con el tiempo hasta 31 días del área superficial específica de sans (st) y posterior disminución por efecto de la disolución. Los demás parámetros obtenidos del ajuste (diámetro de las partículas (do), exponentes fractales (dv y ds), etc.) Reflejan una nanoestructura del gel más abierta y ordenada. para el estudio de la alteración del mortero (64% de cemento i42.5r/sr y un 36% de cenizas volantes) se realizaron dos tipos de experimentos. Por un lado, se realizaron experimentos de flujo continuo en columna (fragmentos de 2 mm de tamaño), en atmósfera sin co2 a temperatura ambiente. La variación de la composición química y la inspección de los fragmentos de mortero por medio de la inspección óptica, sem y xrf -antes y después de los experimentos- permitió interpretar que reacciones de disolución y precipitación habían tenido lugar. Los datos de la química acuosa se modelaron utilizando el código de transporte reactivo crunchflow en el cual fueron incorporados la ley de velocidad de disolución obtenida anteriormente y los parámetros cinéticos asociados al gel c-s-h. Por otro lado, se realizaron experimentos de evaporación con probetas de mortero, bajo condiciones controladas de atmósfera de n2, temperatura y humedad relativa, para estudiar el efecto que este flujo sobre el mortero. Los experimentos fueron modelados mediante el código codebright (variación en el flujo de agua y la temperatura) y posteriormente con el código retraso acoplado a codebright para simular la variación de la composición de la solución a lo largo de las probetas de mortero, incluyendo la ley de velocidad de disolución del gel y los parámetros cinéticos asociados.
Datos académicos de la tesis doctoral «Dissolution kinetics of c-s-h gel and durability of mortar«
- Título de la tesis: Dissolution kinetics of c-s-h gel and durability of mortar
- Autor: Ana Trapote Barrreira
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 19/01/2015
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Josep María Soler Matamala
- Tribunal
- Presidente del tribunal: barbara Lothenbach
- cristina Domenech orti (vocal)
- (vocal)
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