Impedance spectroscopy to characterize the pore structure during the hardening process of Portland cement paste

Cabeza, M.; Keddam, M.; Nóvoa, X.R.; Sánchez, Isidro; Takenouti, H.

doi:10.1016/j.electacta.2005.02.125

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“…Tradicionalmente, EIS se ha utilizado para la caracterización de materiales funcionales, fundamentalmente electrocerámicas [24]. En el campo de los cementos, se utilizó para estudiar las propiedades microestructurales de los morteros de cemento endurecido con el fin de evaluar la influencia de la relación agua/cemento [25][26][27][28][29], de diferentes adiciones [25; 30-32], de la temperatura de curado [33] o del grado de deterioro del material [26,31].…”

Section: Aplicación De La Caracterización Eléctrica Al Estudio De Lasunclassified

Aplicación de la caracterización eléctrica al estudio de las fases hidratadas de cemento con adición de escorias de centrales térmicas

Menéndez¹,

Frutos²,

Alvaro³

2014

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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INTRODUCCIÓNUno de los grandes problemas medioambientales asociados a las centrales térmicas a nivel mundial, es el aumento de los residuos totales, especialmente cuando el carbón que se utiliza como combustible es de baja calidad, no sólo por el problema de almacenamiento de dichos residuos, sino de manera especial por los problemas medioambientales y de salud. Los residuos producidos se dividen en cenizas volantes ((FA) del inglés Fly Ash) y escorias ((BA), del inglés Bottom Ash). Aproximadamente, el 80 % de estos residuos corresponden a las FA, que están constituidas por partículas finas que permanecen en suspensión en las corrientes de aire. Por su parte, las BA corresponden aproximadamente al 20 % de estos residuos, y están formados por partículas grandes que se depositan en la base del horno, y que son debidas a restos de fusión, aglomerados, vitrificados [1][2]. Ambos tipos de residuos contienen trazas metálicas que pueden diluirse en agua y contaminar los ecosistemas acuáticos [3]. En 2009 en Europa, se generaron más de 41 millones de toneladas de cenizas y escorias de carbón, y de estos, aproximadamente la mitad se arrojaron a vertederos [4]. Esto genera un importante problema medioambiental al que se le están buscando soluciones con aprovechamiento de mejora en diferentes sectores. La utilización de las FA como adiciones a materiales en base cemento ((SMC) Supplementary Cementitious Material) se presenta como una potencial aplicación alto valor añadido de los mismos y de alto interés medioambiental [5] que podría mejorar las propiedades del cemento, y reduciría tanto el consumo de materias primas como la emisión de CO 2 en el proceso de fabricación del cemento.Por el contrario, las BA hasta el momento no han sido considerados como potenciales SMC con alto valor añadido en la industria de la construcción. El BA, o bien se elimina o bien se utiliza como sustituto de bajo costo para los áridos o arena en la producción de bloques de hormigón, o en otros países, como sustrato en la construcción de carreteras [1][2]. Sin embargo, este punto de vista ha ido cambiando en los últimos En este trabajo, se estudia la evolución desde su inicio de las fases de hidratación de materiales cementicios a los que se incorporan cenizas volantes y escorias procedentes de centrales térmicas. Mediante medidas de espectroscopía de impedancia eléctrica (EIS), y de difracción de rayos X (XRD), se analiza el proceso desde la etapa inicial visualizando los cambios que se producen. Se consideran diferentes elementos de sustitución y se determina para cada uno de ellos cuando se inician los procesos, cuando se completan y los cambios que sufren durante el mismo. Se relacionan los valores de EIS con los de DRX para determinar las fases que se transforman, y se indica para cada sustitución como se modifica la transformación de las fases en función del tiempo y en comparación con el material de referencia. Se pone de manifiesto que la utilización de EIS, trabajando en función de la frecuencia y con los parámetros eléctricos adecuados e...

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Section: Aplicación De La Caracterización Eléctrica Al Estudio De Lasunclassified

Aplicación de la caracterización eléctrica al estudio de las fases hidratadas de cemento con adición de escorias de centrales térmicas

Menéndez¹,

Frutos²,

Alvaro³

2014

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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“…La capacidad determina la distancia de separación de los iones en la solución del poro, la cual está limitada por la superficie de los electrodos a frecuencias inferiores a 2 kHz y por el tamaño del poro bloqueado a frecuencias superiores (10 kHz-1 MHz). La capacidad (23) puede escribirse como [2]:…”

Section: Microscopic Electrical Propertiesunclassified

“…Los poros se clasifican según el tamaño: i) poros de gel o productos hidratados, de tamaño inferior a 10 nm (interconectados entre 1 y 10 nm), ii) poros capilares, entre 10 nm y 1 micra, que contribuyen a los procesos de transporte, y iii) poros mayores de 1 micra, asociados al contenido en aire atrapado. La tortuosidad de la porosidad abierta, el tamaño medio del poro bloqueado y su varianza son propiedades que cambian durante la hidratación (1,2).…”

Section: Introductionunclassified

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Evaluación de las propiedades eléctricas de morteros de cemento con puzolanas

Cruz¹,

Payá²,

Lalinde³

et al. 2010

Mater. construcc.

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RESUMENEn este trabajo se analiza la microestructura de morteros de cemento Portland, mediante medidas de impedancia eléctrica. Se comparan morteros de cemento sin y con dos sustituciones puzolánicas: residuo de catalizador de craqueo catalítico (FCC) y metacaolín (MK). Se describe el método de medida y se desarrolla el modelo de análisis de los espectros de impedancia eléctrica. Se definen tres parámetros eléctricos: resistividad eléc-trica, exponente capacitivo y factor capacitivo. Se observa un aumento importante de la resistividad de los morteros con puzolana a partir de los 7 días de curado, sobre todo en morteros con MK. Este aumento está correlacionado con la fijación de cal de las puzolanas. Las propiedades capacitivas son diferentes a edad temprana, pero se igualan a los 148 días. Los resultados eléctricos y mineralógicos muestran que la evolución microestructural comienza antes en los morteros con MK que con FCC y que la microestructura final es diferente.Palabras clave: adición activa, análisis térmico, hidratación, hidróxido cálcico, impedancia eléctrica. SUMMARYIn this paper the evolution of the microstructure of Portland cement mortar is analyzed, by using electrical impedance measurements. Cement mortars are compared without and with two pozzolanic substitutions: spent fluid catalytic cracking catalyst (FCC) and metakaolin (MK). The measurement method is described and the model for analyzing the electrical impedance spectra is developed. Three electrical parameters are defined: electrical resistivity, capacitance exponent, and capacitive factor. The results show a significant increase in resistivity of the mortars with pozzolans after 7 days of curing, especially in mortars with MK. This increase is correlated with lime-fixing by the pozzolans. The capacitive properties evolve differently at early age, but reach the same values after 148 days. The electrical and mineralogical data show that the evolution of the microstructure in the mortar with MK starts before it does in the mortars with FCC and that the final microstructure becomes different.

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“…Most techniques rely still today on saturated samples [1,[4][5][6][7][8][9][10][11]. Yet, in-situ structures are hardly encountered in saturated state.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Impact of the pore solution on the aqueous diffusion through porous materials

Mercado-Mendoza

Lorente

2015

Open Engineering

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This paper reviews the main advances of our group on the measurements of the di usion coe cient through partially saturated porous materials. The technique that we developed is based on the de nition of an equivalent electrical model reproducing the behavior of the porous microstructure. The electrical characteristics are measured by means of Electrochemical Impedance Spectroscopy. After validating the approach on saturated samples, the method was applied to partially saturated materials. We showed that the pore solution ionic composition has not impact on the results, and documented the e ect of the pore size distribution on the macroscopic diffusion coe cient.

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Impedance spectroscopy to characterize the pore structure during the hardening process of Portland cement paste

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Aplicación de la caracterización eléctrica al estudio de las fases hidratadas de cemento con adición de escorias de centrales térmicas

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Evaluación de las propiedades eléctricas de morteros de cemento con puzolanas

Impact of the pore solution on the aqueous diffusion through porous materials

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