Los investigadores han desarrollado una técnica óptica no destructiva y no invasiva que puede determinar los tiempos de fraguado para varios tipos de pasta de cemento. que se utiliza para unir superficies de hormigón nuevas y viejas. El nuevo método podría ayudar en el desarrollo de tipos optimizados de cemento con menos impacto en el medio ambiente.

"Nuestro método óptico no invasivo caracteriza y determina el tiempo de fraguado del cemento, que es un parámetro muy importante para la industria de la construcción, "dijo José Ortiz-Lozano, miembro del equipo de investigación de la Universidad Autónoma de Aguascalientes, Tecnológico Nacional de México y Centro de Investigaciones en Óptica, en Mexico. "También puede evaluar con precisión el proceso de hidratación del cemento en tiempo real. Esta información es crucial tanto para el estudio de la química física como para la caracterización cuantitativa de las propiedades nanomecánicas de los materiales a base de cemento".

En la revista de la Optical Society (OSA) Óptica aplicada , los investigadores describen el nuevo método, que combina tecnología basada en láser con un modelo óptico para calcular el comportamiento dinámico de la pasta de cemento. Los investigadores muestran que su enfoque puede calcular con precisión tanto el tiempo de fraguado inicial (el tiempo disponible para mezclar el cemento y colocarlo en posición) como el tiempo de fraguado final. cuando el cemento alcanza su máxima resistencia.

"Nuestro grupo está tratando de mejorar el rendimiento de los materiales a base de cemento, como pastas de cemento, morteros y hormigón, ", dijo Ortiz-Lozano." Nuevos métodos de caracterización de materiales, como el que informamos aquí, se puede utilizar para mejorar el comportamiento y el rendimiento del cemento optimizando sus componentes. Esto podría dar lugar a nuevos tipos de cemento que utilicen menos agua y materias primas como piedra caliza y arcilla. lo que los haría más respetuosos con el medio ambiente ".

Estudiar cemento con luz

Aunque existe una variedad de técnicas para estudiar la dinámica de fraguado del cemento, vienen con varios inconvenientes, como ser destructivos, invasivo o influenciado por factores humanos. El nuevo método utiliza las propiedades ópticas de la pasta de cemento para calcular directamente el tiempo de fraguado inicial y final del cemento midiendo la luz difusa que se refleja en el cemento.

Mientras el cemento fragua, la reflexión de la luz difusa cambia a medida que reacciona con el agua y los espacios entre las partículas de cemento cambian. La cantidad de agua presente y la capa superficial protectora en cada etapa de fraguado también influyen en las propiedades de reflexión difusa. Los investigadores combinaron las mediciones de reflexión difusa con el modelo de Kubelka-Munk, que se utiliza para describir la reflexión difusa de muestras opacas.

"Este nuevo método óptico se desarrolló utilizando herramientas, componentes y materiales comunes en la industria óptica, "dijo Ortiz-Lozano." Sería, por lo tanto, bastante simple y económico de implementar en laboratorios de control de calidad de cemento. Se puede aplicar a cualquier tipo de cemento una vez realizada la calibración adecuada con el modelo Kubelka-Munk ".

Los investigadores aplicaron la nueva técnica a seis muestras de cemento y encontraron que los resultados de todas las muestras eran repetibles y coincidían bien con las técnicas de medición que se utilizan comúnmente en la actualidad.

"Esta técnica basada en láser proporciona una evaluación continua y precisa del proceso de hidratación del cemento con alta repetibilidad y reproducibilidad, mostrando su potencial para estudiar las propiedades fisicoquímicas del cemento, "dijo Ortiz-Lozano.

Próximo, los investigadores planean adquirir más datos utilizando más tipos de cemento, morteros concretos, así como proporciones adicionales de agua a cemento y pastas de cemento que contienen aditivos químicos y / o minerales. También planean realizar el trabajo necesario para normalizar el método como estándar.