Textural and mechanical characterization of C-S-H gels from hydration of synthetic T1-C3S, β-C2S and their blends

Abstract

The textural and mechanical characterization of C-S-H gels formed from the hydration of pure T1-C3S, β-C2S and their blends are studied by Nitrogen sorption and nanoindentation experiments. The surface area and nanoporosity of C-S-H gels formed from the hydration of β-C2S and the 30-70 (T1-C3S and β-C2S mixture) are higher than those from hydration of T1-C3S, and 70-30, with the difference decreasing with hydration age. Such changes are well supported by findings of nanoindentation study, which shows the greater relative volume of C-S-H phases with lower densities in the β-C2S and the 30-70 pastes. With the increase in hydration age, the relative volume of C-S-H phases with higher densities increased at the expenses of those with lower density. Important quantitative correlations were found among these textural characteristics and the mean chain length, determined from 29Si magic-angle-spinning (MAS) NMR, of the C-S-H gels.

La caracterización textural y mecánica de geles C-S-H formados a partir de la hidratación de muestras puras de T1-C3S, ß-C2S y sus mezclas ha sido estudiada por medio de adsorción de nitrógeno y nanoindentación. El área superficial y la nano-porosidad de los geles formados durante la hidratación del ß-C2S y la mezcla 30-70 (T1-C3S- ß-C2S) son mayores que los correspondientes a los geles del T1-C3S, y la mezcla 70-30; esta diferencia disminuye con el tiempo de hidratación. Estos cambios coinciden con los resultados de nanoindentación que indican un aumento de volumen relativo de las fases C-S-H con una densidad menor en el caso del ß-C2S y la mezcla 30-70. Al aumentar el tiempo de hidratación, el volumen relativo de fases C-S-H de mayor densidad aumenta a expensas de aquellas de menor densidad. Importantes correlaciones cuantitativas se establecen entre las características texturales y la longitud de cadena media del gel C-S-H, determinada mediante RMN-MAS de 29Si.