Search

The development of C-S-H (Calcium-Silicate-Hydrate) gels during cement hydration is often investigated by nucleation and growth models which fit reasonably well with the calorimetric measurements but predict hydration degrees which grossly exceed the experimental values. Here, a computational model is presented which explicitly considers the intrinsic nanoparticulate nature of C-S-H gel. Based on a nucleation and growth algorithm the model reproduces the experimental calorimetric and hydration degree measurements without invoking to any diffusion mechanism. The model also suggests that the peak in the calorimetric curves can be ascribed to the percolation point of the hydrates themselves within the interstitial pore volume. © 2013 AIP Publishing LLC.

[ES]: En este trabajo se han calculado para 22 Silicatos Cálcicos Hidratados cristalinos, su estructura y sus propiedades elásticas mediante métodos atomísticos “force field”, así como simulado sus espectros de difracción de rayos X. De los módulos de Young calculados se puede deducir, que los parámetros clave que determinan las propiedades elásticas de los Silicatos Cálcicos Hidratados cristalinos son la densidad y el contenido en agua. Nuestros resultados muestran que los valores experimentales de la densidad y de los módulos de Young para el gel C-S-H están dentro del rango de los cristales de CSH calculados. Sin embargo, podemos concluir que para establecer una correlación más directa sería necesario investigar el papel que juegan el agua y sobre todo el Ca y Si, mediante la relación C/S, en la estructura del gel CSH., [EN]: For 22 crystalline Calcium Silicates Hydrates, we have calculated their structure and their elastic properties by atomistic force field methods as well as simulate their Xray diffraction patterns. From the computed Young moduli, it can be suggested that the key parameters to determine the elastic properties of crystalline Calcium Silicate Hydrates are densities and water content. We have compared these trends with those of cementitious C-S-H gel and synthetic C-S-H type I as a function of their C/S ratios and nominal water content. Our comparison show that the experimentally suggested values of density and Young moduli for C-S-H gel lie in the range of the calculated CSH crystals. However, we conclude that a detailed correspondence might require investigating structurally within CSH gels the role of water and especially of Ca and Si sites through their C/S ratio.

En este trabajo y con el objetivo de conjugar el punto de vista atomístico y coloidal, presentamos un método com- putacional Monte Carlo que reproduce el empaqueta- miento coloidal de nano-partículas esféricas cristalinas de tipo Tobermorita. Variando los parámetros computa- cionales de empaquetamiento diferentes estructuras tipo Low Density (LD) C-S-H y High Density (HD) C-S-H han sido creadas. Posteriormente, las estructuras resultantes de nuestros experimentos computacionales han sido analizadas en términos de sus densidades, áreas especí- ficas y propiedades mecánicas., In this work, and in order to bring together the atomistic and colloidal viewpoints, we will present a Monte Carlo computational scheme which reproduces the colloidal packing of nano-spherical crystalline tobermorite-like particles. Different Low Density (LD) C- S-H and High Density (HD) C-S-H structures will be developed just by varying the computational packing parameters. Finally, the structures resulting from our computational experiments will be analyzed in terms of their densities, surface areas and their mechanical properties.

[ES] En este trabajo se han calculado para 22 Silicatos Cálcicos Hidratados cristalinos, su estructura y sus propiedades elásticas mediante métodos atomísticos “force field”, así como simulado sus espectros de difracción de rayos X. De los módulos de Young calculados se puede deducir, que los parámetros clave que determinan las propiedades elásticas de los Silicatos Cálcicos Hidratados cristalinos son la densidad y el contenido en agua. Nuestros resultados muestran que los valores experimentales de la densidad y de los módulos de Young para el gel C-S-H están dentro del rango de los cristales de CSH calculados. Sin embargo, podemos concluir que para establecer una correlación más directa sería necesario investigar el papel que juegan el agua y sobre todo el Ca y Si, mediante la relación C/S, en la estructura del gel CSH., [EN] For 22 crystalline Calcium Silicates Hydrates, we have calculated their structure and their elastic properties by atomistic force field methods as well as simulate their Xray diffraction patterns. From the computed Young moduli, it can be suggested that the key parameters to determine the elastic properties of crystalline Calcium Silicate Hydrates are densities and water content. We have compared these trends with those of cementitious C-S-H gel and synthetic C-S-H type I as a function of their C/S ratios and nominal water content. Our comparison show that the experimentally suggested values of density and Young moduli for C-S-H gel lie in the range of the calculated CSH crystals. However, we conclude that a detailed correspondence might require investigating structurally within CSH gels the role of water and especially of Ca and Si sites through their C/S ratio.

[ES] En este trabajo y con el objetivo de conjugar el punto de vista atomístico y coloidal, presentamos un método computacional Monte Carlo que reproduce el empaquetamiento coloidal de nano-partículas esféricas cristalinas de tipo Tobermorita. Variando los parámetros computacionales de empaquetamiento diferentes estructuras tipo Low Density (LD) C-S-H y High Density (HD) C-S-H han sido creadas. Posteriormente, las estructuras resultantes de nuestros experimentos computacionales han sido analizadas en términos de sus densidades, áreas específicas y propiedades mecánicas., [EN] In this work, and in order to bring together the atomistic and colloidal viewpoints, we will present a Monte Carlo computational scheme which reproduces the colloidal packing of nano-spherical crystalline tobermorite-like particles. Different Low Density (LD) CS- H and High Density (HD) C-S-H structures will be developed just by varying the computational packing parameters. Finally, the structures resulting from our computational experiments will be analyzed in terms of their densities, surface areas and their mechanical properties.