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Distribución del tamaño de los poros del estudio de materiales cementosos mediante RMN
Los materiales a base de cemento se utilizan comúnmente en la construcción., incluyendo cemento, concreto, mortero, etc.. Su estructura porosa y su rendimiento influyen directamente en la seguridad y vida útil de los edificios.. Los métodos tradicionales de prueba de materiales generalmente se basan en propiedades físicas o composición química para el análisis., pero estos métodos tienen algunos inconvenientes, como la necesidad de preparar la muestra, pruebas destructivas, y largos tiempos de prueba.
Actualmente, resonancia magnética nuclear de bajo campo (RMN) La tecnología se considera uno de los métodos más eficaces para medir materiales porosos debido a su eficiencia y naturaleza no destructiva.. La tecnología de RMN de campo bajo puede analizar el contenido de agua, estructura de poros, y permeabilidad de los materiales sin dañar las muestras., permitiendo la evaluación del rendimiento y la calidad de los materiales a base de cemento..
Respecto a la evaluación del impacto de los aditivos en la estructura porosa de materiales a base de cemento mediante tecnología de RMN de bajo campo, Aquí hay algunos puntos clave de artículos científicos seleccionados.:
1. Evaluación de los efectos de los aditivos CEA y MEA sobre la estructura de los poros.:
El hormigón de alta resistencia y alto rendimiento es propenso a agrietarse en las primeras etapas debido a una importante contracción térmica y autógena en condiciones restringidas.. Aditivos a base de CaO (CEA) y MgO (COSA) Se utilizan ampliamente para compensar esta contracción., pero hay poca investigación sobre el uso de una combinación de CaO y MgO para abordar los problemas de estructura de poros del hormigón.. Este estudio utilizó tecnología de RMN de campo bajo para investigar los efectos del contenido de CEA y MEA., temperatura de curado, y otros factores sobre la estructura de los poros del mortero en sus primeras etapas.
Los resultados experimentales muestran que el uso combinado de CEA y MEA tiene un impacto significativo en la estructura de poros del mortero durante todo el período de prueba.. La adición de CEA reduce los poros a medida que avanza el curado., pero la adición de CEA y MEA inicialmente reduce los poros, seguido de un aumento con el tiempo, que también aumenta con el contenido de CEA y MEA. Considerando el contenido de CEA y MEA, temperatura de curado, y otros factores, Se propuso un nuevo modelo para analizar la estructura porosa del mortero.. En comparación con los modelos tradicionales., Las predicciones de este modelo muestran una buena concordancia con los datos de las pruebas y pueden proporcionar una referencia para mitigar los problemas de contracción del hormigón en las primeras etapas en aplicaciones de ingeniería. [1].
Cifra 1: Variación de PSD de mortero con diferentes contenidos de CEA y MEA a lo largo del tiempo.
Cifra 2: Variación de la PSD del mortero a diferentes temperaturas de curado a lo largo del tiempo.
2. Análisis experimental de la relación entre la estructura de los poros y las características de absorción capilar de agua de materiales a base de cemento.:
La capacidad de absorción capilar tiene un impacto significativo en la durabilidad del hormigón y está estrechamente relacionada con la estructura de los poros..
en este estudio, La estructura de los poros y la absorción de agua capilar de las muestras se determinaron mediante resonancia magnética nuclear de bajo campo y métodos de gravedad., respectivamente, considerando varios factores que influyen.
Los resultados experimentales muestran que el tamaño de poro más probable y el tamaño de poro equivalente de los materiales a base de cemento aumentan con un aumento en la relación agua-cemento. (WC) y cenizas volantes (FA) contenido, pero disminuye al aumentar el tiempo de curado y la relación cemento-arena (c/s). La porosidad de los materiales a base de cemento aumenta con un aumento en a/c y c/s., disminuye al aumentar el tiempo de curado, y luego aumenta al aumentar el contenido de FA [2].
Cifra 3: Distribución de tamaño del diámetro de poro en muestras influenciadas por diferentes factores.
3. Efectos de los inhibidores del aumento de temperatura en la estructura de los poros de la lechada de cemento temprana:
En proyectos prácticos de construcción., Hormigón de alta resistencia y alto rendimiento. (HSHPC) A menudo experimenta grietas tempranas debido a la disminución de la temperatura. (contracción térmica) y contracción autógena. Para abordar este asunto, inhibidores del aumento de temperatura (TRI) y agentes reductores de contracción (SRA) Se utilizan para mejorar las características de HSHPC.. en este estudio, resonancia magnética nuclear de bajo campo (RMN-LF) Se empleó tecnología para probar los efectos de la relación agua-cemento. (WC) y el contenido del TRI, SRA, y otros aditivos en el distribución del tamaño de los poros (PSD) y porosidad de la lechada de cemento inicial.
Los resultados de las pruebas muestran que el PSD de las muestras normalmente incluye dos picos. La combinación de SRA y TRI tiene un impacto notable en la PSD de las muestras. La porosidad aumenta con un aumento en el contenido de a/c y SRA, pero disminuye con un aumento en el contenido de TRI.. Dentro 28 días, las muestras que tienen agregados SRA y TRI exhiben una porosidad significativamente menor en comparación con las muestras sin SRA y/o TRI [3].
Cifra 4: PSD de lechada de cemento con diferentes contenidos de TRI y SRA.
4. Evaluación de durabilidad de materiales a base de cemento:
La durabilidad es una de las propiedades clave para evaluar materiales a base de cemento. (CBM) y está significativamente influenciado por la migración del agua dentro de las CBM. Permeabilidad (S) y coeficiente capilar (k) son dos parámetros importantes para evaluar el comportamiento de migración del agua de los CBM, y están estrechamente relacionados con la microestructura de los materiales a base de cemento.. en este estudio, resonancia magnética nuclear de bajo campo (RMN-LF) fue utilizado para medir la distribución del tamaño de los poros y porosidad del mortero. Basado en LF-NMR y métodos de gravedad., los valores S y k fueron recalculados.
Los resultados muestran que el radio de poro equivalente (r) de mortero, determinado por el distribución del tamaño de los poros, aumenta con un aumento en la relación agua-aglutinante (w/b) proporción y arena a aglomerante (s/b) relación, y disminuye con una reducción en el contenido de humo de sílice (SF) y polímero superabsorbente (SAVIA). El valor S mejora con un aumento en la relación a/b y el contenido de SF, y disminuye con un aumento en la relación s/b. La tendencia del valor k del mortero es similar a la del valor S [4].
Cifra 5: PSD de mortero bajo diferentes factores que influyen.
5. Evaluación de poros de hidratación temprana en cemento con adición de cenizas volantes:
Se suelen utilizar grandes cantidades de cenizas volantes como sustituto parcial del cemento para mejorar la trabajabilidad., durabilidad, y economía del hormigón. La estructura de los poros es un factor importante que afecta el rendimiento del hormigón.. en este estudio, resonancia magnética nuclear de bajo campo (RMN-LF) Se utilizó tecnología para determinar la influencia de la relación agua-aglutinante. (w/b) relación y contenido de cenizas volantes en la estructura de poros de la lechada de cemento temprana.
Los resultados experimentales muestran que el tamaño de los poros aumenta con un aumento en el contenido de cenizas volantes y la relación a/b, pero disminuye con la progresión del tiempo de hidratación.. La porosidad aumenta con el aumento de la relación a/b y disminuye con la progresión del tiempo de hidratación. [5].
Cifra 6: PSD de lechada de cemento con cenizas volantes con diferentes contenidos de cenizas volantes.
6. Evaluación de durabilidad de materiales a base de cemento resistentes a la corrosión:
La incorporación de matrices de hormigón con iones resistentes a la corrosión es una práctica común para mejorar la durabilidad del hormigón.. Resonancia magnética nuclear de bajo campo. (RMN) Se aplicaron métodos experimentales para evaluar la influencia de los iones formiato en las superficies y la estructura de los poros.. Los resultados de RMN indican que la relajación superficial de la lechada de cemento que contiene agentes hidrófobos disminuyó a 60% de la muestra de referencia, y hay buena consistencia entre la relajación de la superficie y la absorción de agua.. La adición de agentes hidrófobos indujo cambios en la estructura de los poros., resultando en la generación de cristales laminares que alteraron las características de la superficie de los poros., mejorando así la resistencia al agua de los poros de la lechada de cemento después de mezclarla con los agentes hidrófobos. Estos hallazgos revelan el mecanismo a través del cual el formiato de calcio afecta la hidrofobicidad de los materiales a base de cemento y brindan información para mejorar las características de aplicación de los agentes hidrofóbicos. [6].
Cifra 7: PSD de materiales a base de cemento con diferentes contenidos de agentes hidrófobos utilizando el método de adsorción y el método de RMN.
En conclusión, la aplicación de la resonancia magnética nuclear de bajo campo (RMN) La tecnología en materiales a base de cemento proporciona un método no destructivo para medir la estructura interna y los parámetros físicos de los materiales., Revelar cambios en el rendimiento y las propiedades del material.. Puede ofrecer datos analíticos fiables en diversos aspectos., incluido el control del contenido de humedad, evaluación de la estructura de poros, análisis de la reacción de hidratación, evaluación de permeabilidad, y evaluación de la condición de envejecimiento. Esta información es de gran importancia para mejorar la calidad y el rendimiento de los materiales a base de cemento y optimizar las aplicaciones de ingeniería..
Referencia:
[1]Zhao H., LiX, ChenX, et al. Evolución de la microestructura de un mortero de cemento que contiene un agente expansivo mezclado con MgO-CaO y un inhibidor del aumento de temperatura bajo múltiples temperaturas de curado.[j].Materiales de Construcción y Construcción, 2021, 278(3):122376.[2]Zhao H., ding j, Huang Y, et al. Análisis experimental de la relación entre la estructura de los poros y las características de absorción capilar de agua de materiales a base de cemento.[j].Concreto estructural, 2019, 20(1).
[3]Zhao H., Xiang Y, Zhang B., et al. Efectos del inhibidor del aumento de temperatura y del aditivo reductor de la contracción en la estructura de los poros de la pasta de cemento de edad temprana[j].Materiales de Construcción y Construcción, 2021, 306:124896.
[4] A, Haitao Zhao, et al. Investigación sobre el coeficiente de sortividad y capilaridad del mortero y su relación en función de la microestructura – ScienceDirect[j].Materiales de Construcción y Construcción, 265[2023-06-27].
[5]Zhao H., QinX, Liu J., et al. Caracterización de la estructura de poros de pastas de cemento de edad temprana mezcladas con alto volumen de cenizas volantes[j]. Materiales de Construcción y Construcción, 2018, 189(NOV.20):934-946.
[6]Zhang H., Zhao H., mus, et al. Relajación superficial y permeabilidad de pastas de cemento con agente hidrófobo.: Combinando 1H NMR y BET[j].Materiales de Construcción y Construcción, 2021, 311:125264.