La hidratación del hidrato de silicato de calcio (CSH) es crucial para determinar las propiedades mecánicas y la durabilidad de los materiales a base de cemento. En este estudio, investigamos el impacto del óxido de grafeno (GO) en el proceso de hidratación del CSH utilizando simulaciones de dinámica molecular. El enfoque principal es cómo el GO influye en la nucleación, distribución de iones y evolución estructural de los geles de CSH durante la hidratación del cemento. Los resultados revelan que el GO acelera significativamente el proceso de nucleación, especialmente en la formación de estructuras de CSH de cadena corta y larga, a través de sus grupos funcionales oxidizados, que interactúan con los iones de calcio (Ca2+) y promueven su agregación. La presencia de GO altera la distribución de los iones Ca2+ y los átomos de silicio, con un efecto más pronunciado en los iones Ca2+, llevando a regiones de alta concentración localizadas y mejorando el proceso de nucleación. En contraste, los átomos de Si exhiben una distribución más uniforme en el sistema, indicando un efecto de adsorción más débil. Además, el GO mejora el orden estructural de los enlaces Si-O en CSH, lo que acelera la formación de geles de CSH, aunque tiene un impacto mínimo en la distribución de ángulos de enlace. En general, el GO actúa como un agente de nucleación heterogénea, aumentando el número y la densidad de sitios de nucleación, mejorando así el proceso de hidratación en las etapas tempranas, la microestructura y potencialmente las propiedades mecánicas y la durabilidad de los materiales a base de cemento. Los hallazgos proporcionan valiosas ideas sobre el papel del GO en la mejora de la hidratación del cemento, ofreciendo un enfoque prometedor para mejorar el rendimiento de los materiales a base de cemento en la construcción.
Yu et al. (Jue,) estudiaron esta cuestión.