Determinación de propiedades superficiales y mecánicas del silicato de calcio hidratado (C-S-H) por dinámica molecular

Beltrán Larrotta, José Ignacio

Determinación de propiedades superficiales y mecánicas del silicato de calcio hidratado (C-S-H) por dinámica molecular

dc.contributor.advisor	Mejía Ospino, Enrique
dc.contributor.advisor	Muñoz Rugeles, Leonardo
dc.contributor.author	Beltrán Larrotta, José Ignacio
dc.contributor.evaluator	Doerr, Markus
dc.contributor.evaluator	Blanco Tirado, Cristian
dc.date.accessioned	2022-09-23T20:49:06Z
dc.date.available	2022-09-23T20:49:06Z
dc.date.created	2022-09-13
dc.date.issued	2022-09-13
dc.description.abstract	La complejidad estructural a nivel molecular del gel de silicato de calcio hidratado (C-S-H), productos de hidratación dominante dentro de los productos que constituye la pasta de cemento, no ha permitido su completa comprensión. La urgente necesidad de evaluar el efecto entre la composición química y las propiedades mecánicas permanece esencialmente inexplorada, debido a la existencia de limitantes experimentales para la caracterización estructural completa, lo que presentó un desafío en la comunidad científica, conllevando a la integración de tratamientos experimental-teórico, para obtener un mayor acercamiento y comprensión a la estructura. Por lo tanto, el propósito de este trabajo es evaluar el efecto de modelos bajo diferentes relaciones Calcio-Silicio (C/S) 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 y 2.0 y relaciones Agua Silicio (W/S) de 1.3, 1.5, 1.7, 1.9 y 2.1, incorporando para su construcción la metodología del recocido simulado en conjunto con dinámica molecular, donde se empleó para ello el campo de fuerza CLAYFF. Ahora bien, los resultados obtenidos permitieron establecer la influencia entre propiedades mecánicas con la variabilidad de la composición química y morfológica evaluada en cada modelo, donde un incremento en las relaciones (C/S) genera un aumento en la porosidad del material lo que conlleva a una notable reducción en las propiedades mecánicas del gel. Finalmente, se evaluó el efecto de la incorporación de diferentes cantidades de óxido de hierro (III) sobre las propiedades mecánicas y superficiales de la estructura, obteniendo un aumento en la porosidad del 17% al 34%, lo que genera reducción en el módulo de Bulk, módulo de Shear y de Young de 17% a 48%, 12% a 34% y 13% a 37% respectivamente. Así mismo se presenta un notorio aumento en los valores de los coeficientes de difusividad luego de la incorporación de hidróxido de hierro (III) cercano a las láminas complejas.
dc.description.abstractenglish	The structural complexity at the molecular level of calcium silicate gel hydrate (C-S-H), the dominant hydration product among the products that constitute the cement paste, has not allowed its complete understanding. The urgent need to evaluate the effect between chemical composition and mechanical properties remains essentially unexplored, due to the existence of experimental limitations for the complete structural characterization, which presented a challenge in the scientific community, leading to the integration of experimental-theoretical treatments, to obtain a better approach and understanding of the structure. Therefore, the purpose of this work is to evaluate the effect of models under different Calcium-Silicon (C/S) ratios 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 and 2.0 and Water-Silicon (W/S) ratios of 1.3, 1.5, 1.7, 1.9 and 2.1, incorporating for its construction the methodology of simulated annealing in conjunction with molecular dynamics, where the CLAYFF force field was used. However, the results obtained allowed establishing the influence between mechanical properties with the variability of the chemical and morphological composition evaluated in each model, where an increase in the ratios (C/S) generates an increase in the porosity of the material, which leads to a notable reduction in the mechanical properties of the gel. Finally, the effect of the incorporation of different amounts of iron (III) oxide on the mechanical and surface properties of the structure was evaluated, obtaining an increase in porosity from 17% to 34%, which generates a reduction in Bulk modulus, Shear and Young's modulus from 17% to 48%, 12% to 34% and 13% to 37% respectively. Likewise, there is a notorious increase in the values of the diffusivity coefficients after the incorporation of iron (III) hydroxide close to the complex films.
dc.description.degreelevel	Maestría
dc.description.degreename	Magíster en Química
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/11777
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ciencias
dc.publisher.program	Maestría en Química
dc.publisher.school	Escuela de Química
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Gel C-S-H
dc.subject	propiedades mecánicas
dc.subject	dinámica molecular
dc.subject	óxido de hierro (III)
dc.subject.keyword	C-S-H gel
dc.subject.keyword	mechanical properties
dc.subject.keyword	molecular dynamics
dc.subject.keyword	iron (III) oxide
dc.title	Determinación de propiedades superficiales y mecánicas del silicato de calcio hidratado (C-S-H) por dinámica molecular
dc.title.english	Determination of surface and mechanical properties of hydrated calcium silicate (C-S-H) by molecular dynamics
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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