Hydration and microstructure of Portland cement partially substituted with ultrafine silica

Materiales de Construccion. 2009;59(296):5-16

 

Journal Homepage

Journal Title: Materiales de Construccion

ISSN: 0465-2746 (Print); 1988-3226 (Online)

Publisher: Consejo Superior de Investigaciones Científicas

LCC Subject Category: Technology: Electrical engineering. Electronics. Nuclear engineering: Materials of engineering and construction. Mechanics of materials

Country of publisher: Spain

Language of fulltext: Spanish; Castilian, English

Full-text formats available: PDF, HTML, XML

 

AUTHORS

Escalante, J. I.
Gómez-Zamorano, L. Y.

EDITORIAL INFORMATION

Double blind peer review

Editorial Board

Instructions for authors

Time From Submission to Publication: 48 weeks

 

Abstract | Full Text

Geothermal waste, a by-product of steam power plants that use geothermal underground resources, was studied as a possible replacement for Portland cement. This waste consists primarily in amorphous nanometric silica with traces of sodium and potassium chlorides. The replacement ratios studied were 0, 10 and 20% in cements cured at 20 and 60 ºC. X-ray diffraction analysis showed that clinker phase hydration took place earlier in the presence of the geothermal waste. Scanning electron microscopy, in turn, revealed a reduction in porosity and intense calcium hydroxide consumption as a result of the pozzolanic reaction. The pastes containing 20% waste, however, an intense cracking was observed due to the formation of alkali silica reaction gel and ettringite. Cracking was more prominent at 60 ºC but was not observed in either the neat cement or the blend with 10 % waste. The presence of these detrimental phases was attributed to the formation of Friedel’s salt in the initial hydration stages, induced by the chlorides in the geothermal material.<br><br>Se investigaron pastas de cemento Portland sustituido con un desecho geotérmico, subproducto de la generación de electricidad en plantas que emplean recursos geotérmicos. El desecho está compuesto principalmente de sílice amorfa de tamaño nanométrico, con cloruros de sodio y potasio. Se investigaron cementos con niveles de substitución de 0, 10 y 20%, curados a 20 y 60 °C. En presencia del desecho geotérmico, se observó por Difracción de rayos X cuantitativa que la hidratación de las fases del clínker se aceleró; además mediante microscopía electrónica de barrido se encontró una disminución en la porosidad y un intenso consumo de hidróxido de calcio por la reacción puzolánica. Sin embargo, para pastas con 20% de desecho geotérmico, se observó agrietamiento con la presencia de gel de reacción álcali sílice y ettringita; fue más acentuado a 60 °C y no se observó para pastas de cemento puro y con 10% de desecho. La presencia de las fases nocivas se atribuye a la formación de sal de Friedel en las etapas iniciales de hidratación, promovida por los cloruros provenientes del desecho geotérmico.