Idratazione dell'alluminato tricalcico in presenza di gesso: studio In-Situ in diffrazione di raggi X da polveri

Diversi studi sui prodotti di idratazione del cemento sono stati condotti attraverso l’utilizzo della luce di sincrotrone per misure in situ o con sorgenti convenzionali, principalmente su fasi pure sintetizzate in laboratorio. Esistono ancora alcuni problemi nello svolgere analisi quantitative Rietveld sui sistemi cementizi idratati, dal momento che non sono disponibili i modelli strutturali idonei per molte fasi idrate (C-S-H, OH-AFm ad esempio).
Molti gruppi di ricerca hanno usato la diffrazione da polveri per quantificare il contenuto di CH, AFt ed AFm prodotti in cementi in idratazione, in funzione del tempo. Questo lavoro è diventato molto utile per comprendere la chimica e la reattività dei cementi durante l’idratazione.
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Il principio di misura della tecnica è lo scambio termico. Il metodo è caratterizzato dalla misura della differenza di temperatura tra il campione ed il suo intorno. Il flusso di calore generato dagli eventi termici che hanno luogo all’interno della cella di reazione può fluire liberamente verso l’intorno del campione, tramite uno scambiatore di calore in alluminio, in modo che il campione venga mantenuto ad una temperatura costante.
Il flusso di calore così generato viene rilevato da sensori termici (tipicamente termopile) e trasdotto in un segnale elettrico, proporzionale al potere termico della reazione. Il calorimetro è costituito da due alloggiamenti gemelli: uno per il campione ed uno per il riferimento. In tal modo si abbassa il livello di rumore della misura, in quanto eventuali disturbi esterni agiranno sul campione e riferimento allo stesso modo, e sarà possibile eliderne gli effetti. Con questa tecnica, il calore di idratazione del cemento è misurato monitorando direttamente il flusso di calore dal campione quando sia il campione sia l’ambiente in cui è immerso sono mantenuti in condizioni isotermiche.
Una delle difficoltà sta nel riuscire a misurare il calore rilasciato durante le prime fasi di idratazione. Ecco perché i calorimetri utilizzati con questa tecnica analitica sono dotati di miscelatori interni nel tentativo di acquisire completamente il segnale termico.