Abstract This study shows the influence of partial replacement of Portland cement by metakaolin in the hydration reactions and chemical shrinkage of cementitious pastes. For this, pastes were prepared using metakaolin replacements of 5, 10 and 20% by mass, and a reference paste, using a constant water/solid ratio of 0,5. Chemical shrinkage was measured continuously automating the method of dilatometry, hydration kinetics was evaluated using an isothermal conduction calorimetry. Additionally, the development of the microstructure was studied by thermogravimetric analysis and X-ray diffraction. The results show that there is an excellent relationship between chemical shrinkage and calorimetry and the addition of metakaolin leads to changes of the hydration kinetics, which also affect the chemical shrinkage.

Resumen Este estudio muestra la influencia que produce la sustitución parcial de cemento Portland por metacaolín, en las reacciones de hidratación y retracción química de pastas cementicias. Para tal fin se elaboraron pastas utilizando reemplazos de metacaolín de 5, 10 y 20% en masa, además de una pasta de referencia, usando una relación constante agua/sólido de 0,5. La retracción química fue medida en forma continua automatizando el método de la dilatometría, también se evaluó la cinética de hidratación usando un calorímetro isotérmico. Adicionalmente, el desarrollo de la microestructura fue estudiado por análisis termogravimétrico y difracción de rayos X. Los resultados obtenidos muestran que existe una excelente relación entre la retracción química y la calorimetría y que la adición de metacaolín produce cambios en la cinética de hidratación, que también afectan a la retracción química.

Abstract Measuring chemical shrinkage provides information about the development of hydration kinetics of cementitious materials. It is also related to the degree and heat of hydration. To determine chemical shrinkage, volume change caused by the hydration reactions in a sample of cement paste under saturation conditions is quantified. There are three methods to measure this shrinkage: dilatometry, gravimetry and picnometry. These experimental procedures require simple and inexpensive equipment. There are parameters that can influence the results, such as sample thickness, water/cement ratio, surface area of the sample, amount of water on the sample and cement composition. In this research, the methods for measuring chemical shrinkage in Portland cement pastes are detailed, as well as the parameters that influence the results.

Resumen Medir la retracción química proporciona información sobre el desarrollo de la cinética de hidratación de materiales cementicios; además está relacionada con el grado y calor de hidratación. Para determinar la retracción química, se cuantifica la variación de volumen debido a las reacciones de hidratación en una muestra de pasta de cemento en condiciones de saturación. En general existen tres formas para medir esta retracción: dilatometría, gravimetría y picnometría. Estos procedimientos experimentales requieren equipos sencillos y de bajo costo. Existen parámetros que pueden influenciar en los resultados, tales como: espesor de la muestra, relación agua/cemento, área superficial de la muestra, cantidad de agua sobre la muestra y composición del cemento. En este trabajo se detallan los métodos para determinar la retracción química en pastas de cemento Portland, así como los parámetros que influencian en los resultados.