Advanced quantitative synchrotron X-ray imaging of cement micro- and meso- structures

Abstract

La tesis se centra en la investigación relacionada con la producción y el comportamiento de varios tipos de cemento, particularmente el cemento Portland y los cementos belíticos, así como los cementos de aluminato cálcico. También describe el uso de técnicas de imagen de rayos X avanzadas para estudiar la hidratación y las microestructuras de estos materiales de cemento. El cemento Portland es el tipo de cemento más utilizado en la construcción y se produce a gran escala, pero tiene un impacto ambiental significativo debido a sus emisiones de CO2. Se están investigando alternativas más sostenibles, como los cementos belíticos y los cementos de arcilla calcinada con piedra caliza (LC3). El capítulo de discusión general analiza los resultados de la investigación en conjunto y se enfoca en la resolución espacial, el contraste y la segmentación de las imágenes de rayos X. Se discute cómo se aplicaron técnicas de Machine Learning, como e, Random Forest, para el análisis de datos de imágenes de rayos X. El artículo de Nature Communications se centra en el uso de imágenes de rayos-X para analizar la hidratación del cemento. Utilizando la técnica de nanoimagen en 4D, se observa el crecimiento de la microestructura del cemento a lo largo del tiempo. Se destacan procesos de disolución y precipitación, así como la evolución de las estructuras de poros, que afectan las propiedades del cemento. La técnica proporciona detalles sobre la formación del gel de C-S-H y la distribución de porosidad de agua y aire durante la hidratación. Se ha estudiado además la evolución cuantitativa de las fases del cemento contrastando la tomografía de laboratorio y el análisis de rayos -X por el método de Rietveld. Además, las técnicas de imagen (tomografía y pticotomografía) han permitido realizar estudios de porosidad en diferentes tipos de cementos.