El Sincrotrón ALBA ha contribuido a la investigación sobre cemento que acaba de recibir la prestigiosa Medalla Le Chatelier. El artículo ganador, titulado "Mechanisms and kinetics of C-S-H nucleation approaching the spinodal line: Insights into the role of organics additives", se publicó en la revista científica Cement and Concrete Research.

El estudio explora la compleja formación del silicato de calcio hidratado (CSH) y es el resultado de un equipo científico formado por personal de la Université Bourgogne Franche-Comté y la Université Grenoble Alpes (Francia), del Empa - Concrete & Asphalt Laboratory (Suiza) y de la línea de luz NCD-SWEET en ALBA.

El CSH es la principal fase de unión en el cemento. Es esencialmente el "pegamento" que lo mantiene unido y determina sus propiedades. Comprender su nucleación y crecimiento, especialmente en presencia de aditivos orgánicos utilizados para controlar los tiempos de fraguado y mejorar el rendimiento, es vital para el desarrollo de materiales de construcción más sostenibles y duraderos.

El artículo premiado empleó una combinación de técnicas: química húmeda, dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS) y criomicroscopía electrónica de transmisión (cryo-TEM). Los experimentos SAXS realizados en la línea de luz NCD-SWEET fueron cruciales en la caracterización del tamaño, la forma y la evolución de los esferoides amorfos de CSH durante su precipitación inicial. El alto brillo de la luz de sincrotrón de ALBA permitió al grupo investigador monitorear estos procesos rápidos a escala nanométrica en tiempo real, bajo condiciones controladas de sobresaturación de solución y en presencia de varios aditivos orgánicos como gluconato y hexitoles.

El estudio reveló descubrimientos clave como la confirmación de una vía de nucleación de varios pasos para el CSH y la identificación de dos regímenes de precipitación distintos: un régimen de nucleación clásico con menor sobresaturación y un régimen de nucleación de tipo espinodal con mayor sobresaturación, donde la barrera energética para la formación se reduce significativamente. Además, se observó un aumento significativo del prefactor cinético para la formación de CSH en presencia de compuestos orgánicos, correlacionándose con las constantes de complexación del calcio y silicato con estos aditivos.

"Esta investigación proporciona una comprensión mucho más profunda de los primeros momentos de la formación de CSH", explica Juan Carlos Martínez, científico de la línea de luz NCD-SWEET. "Las capacidades de nuestra línea fueron esenciales para capturar la cinética rápida y los detalles estructurales a escala nanométrica, especialmente cómo los aditivos orgánicos influyen en esta fase crítica. Estos conocimientos son decisivos para el diseño de hormigones de alto rendimiento y última generación. "

La Medalla Le Chatelier es un premio muy valorado en la comunidad científica del cemento y el hormigón que reconoce las contribuciones excepcionales al campo. ALBA felicita a todos los autores por este prestigioso reconocimiento y se enorgullece de haber facilitado este importante avance en la ciencia del cemento.