Modifications induced by adding natural zeolitic pozzolans to cement paste

摘要

La actividad de las puzolanas de origen volcánico procede fundamentalmente de la presencia de material vitreo o zeolíti-co rico en SiO_2 y Al_2O_3 que son los que reaccionan con la portlandita producida en la hidratación del cemento generando geles amorfos con propiedades cementantes. El objetivo del presente trabajo es estudiar las modificaciones que produce la sustitución del 20% en peso de cemento por dos rocas zeolíticas cubanas finamente molidas, en la composición, estructura y microestructura de la pasta de cemento hidratada. Se prepararon tres pastas de cemento hidratadas elaboradas con un cemento CEM I 35 y con la mezcla de dicho cemento con dos rocas zeolíticas cubanas (al 20% en peso). A los ocho meses de hidratación las pastas se caracterizaron mineralógica, química y microestructuralmente a través de DRX, FTIR, ~(29)Si y ~(27)Al MAS NMR, A TD/TG, microscopía electrónica de electrones retrodispersados y porosimetría de mercurio. La sustitución del 20% en peso de cemento por las dos rocas zeolíticas finamente molidas, modifica de modo importante la composición, estructura y cantidad de productos de reacción de las pastas de cemento hidratadas así como su microestructura. Así se produce un aumento en la cantidad de gel C-S-H formado, cuya composición es diferente a la del cemento original. El gel C-S-H formado en la pasta de cemento exento de adición es más rico en Ca y más pobre en Al que el gel formado en las pastas con rocas zeolíticas, siendo, además, menor la longitud de sus cadenas de silicatos. Finalmente, la adición de las puzolanas produce pastas menos porosas y un refinamiento del tamaño de los poros.%Volcanic pozzolans owe their pozzolanic activity chiefly to the presence of vitreous or zeolitic material rich in SiO_2 and Al_2O_3, compounds that react with the portlandite produced during cement hydration to generate amorphous gels with cementitious properties. The present study analyzes the modifications taking place in the composition, structure and microstructure of the hydrated cement paste when 20% of the cement by weight is replaced by two finely ground zeolitic rocks from Cuban deposits. Hydrated cement pastes were prepared with a CEM I35 cement, as well as with mixes of the cement and two Cuban zeolitic rocks (20% by weight). After eight months of hydration, the pastes were characterized -mineralogically, chemically and microstructurally- with XRD, FTIR, ~(29)Si and ~(27)Al MAS NMR, DTA/TG, back scattered electron microscopy and mercury porosimetry techniques. The replacement of 20% by weight of the cement with two finely ground zeolitic rocks significantly modified the composition, structure, quantity and micmstructure of the hydrated cement paste reaction product. The C-S-H gel formed in these pastes differed in quantity, which was larger, and composition from the original cement gel. Moreover, the gel formed in addition-free cement had a higher Ca and a lower Al content and shorter silicate chains than the C-S-H product formed in the pastes made with zeolitic rocks. Finally, the pastes with pozzolan additions had fewer and smaller pores.