es.wedoany.com Noticia: Investigadores del Laboratorio Masic del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de CarbonCure Technologies han revelado, mediante espectroscopía Raman in situ, el mecanismo químico preciso por el cual el dióxido de carbono (CO₂) promueve la hidratación temprana durante la mezcla de la pasta de cemento y forma una microestructura de mortero u hormigón más uniforme y densamente entrelazada. El artículo correspondiente, titulado «In-Situ Raman Spectroscopy of Silica Gel Templated Hydration Pathways in CO₂-Activated Cement», se publicó en el Journal of the American Ceramic Society.
El equipo utilizó espectroscopía Raman in situ —una técnica de observación capaz de identificar fases químicas individuales a escala micrométrica— para rastrear el proceso de hidratación del cemento activado con CO₂ durante 24 horas, dilucidando la secuencia molecular mediante la cual el CO₂ produce un efecto de aumento de la resistencia temprana en el sistema cementante. El estudio descubrió que el CO₂ no altera la química del aglomerante durante la hidratación temprana, sino que promueve la formación de una microestructura de aglomerante densamente conectada.
Yuliya Kravtsov, directora ejecutiva de CarbonCure, afirmó que este estudio proporciona la validación experimental más sólida hasta la fecha para la carbonatación mineral en el hormigón, explicando cómo la tecnología de utilización de carbono ayuda a los productores a reducir el consumo y el costo del cemento, al tiempo que obtienen un hormigón de alto rendimiento consistente. Agregó que la tecnología ya ha sido validada comercialmente en más de 11 millones de cargas de camiones mezcladores en aplicaciones del mundo real, abarcando desde edificios residenciales hasta desarrollos complejos de gran altura y proyectos de infraestructura.
Admir Masic, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT, señaló que, aunque los investigadores han observado durante años una mayor resistencia temprana en el hormigón activado con CO₂, el mecanismo preciso había sido difícil de determinar debido a que las fases involucradas son transitorias y difíciles de observar directamente. Mediante espectroscopía Raman in situ, el equipo observó en tiempo real el proceso químico de la carbonatación mineral, descubriendo una secuencia altamente ordenada y hábilmente orquestada: el CO₂ crea un andamio de gel de sílice en todo el material, que sirve como plantilla para un aglomerante más interconectado. Estos conocimientos proporcionan un nuevo marco para mejorar el rendimiento del hormigón mediante la carbonatación mineral con CO₂.
El equipo de investigación determinó que, durante la mezcla de mortero u hormigón, la inyección de CO₂ en la pasta de cemento no solo llena los espacios porosos con partículas de carbonato de calcio, como se creía anteriormente. Por el contrario, el compuesto desencadena una secuencia de hidratación fundamentalmente diferente en tres etapas. En la etapa de mineralización (dentro de las cuatro horas posteriores a la inyección), el CO₂ forma rápidamente partículas nanométricas de carbonato de calcio, desviando temporalmente el calcio de su función habitual, lo que permite el desarrollo de una red de gel de sílice lisa y uniformemente distribuida. En la etapa de transición (de cuatro a ocho horas después de la inyección), el CO₂ se consume, se restablece la hidratación normal y el hidróxido de calcio reacciona con la red de gel de sílice para formar silicato de calcio hidratado distribuido uniformemente —el compuesto de resistencia fundamental en el mortero u hormigón—. En la etapa de estabilización (después de ocho horas), la hidratación continúa de manera convencional, llenando la estructura y produciendo un aglomerante más uniforme e interconectado, con un fraguado más rápido y un aumento de la resistencia temprana de aproximadamente un 13% en comparación con la pasta de referencia. Fundamentalmente, el equipo del MIT y CarbonCure obtuvo la primera evidencia visual directa de la carbonatación mineral temprana, mostrando que las partículas de carbonato de calcio permanecen químicamente estables con el tiempo, secuestradas permanentemente en la matriz.
Dean Forgeron, director de tecnología de CarbonCure, concluyó que se trata de un avance en la comprensión de la carbonatación mineral por parte de la industria. El estudio demuestra que la carbonatación mineral no solo almacena permanentemente el dióxido de carbono en el hormigón, sino que influye activamente en la microestructura del aglomerante desde los primeros momentos de la hidratación. La industria puede aprovechar esta química para mejorar la eficiencia y rentabilidad del cemento, al tiempo que ofrece productos de la misma alta calidad y cumple con las especificaciones de los proyectos más exigentes.
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