The physics of cement cohesion

Transmissão através de Videoconferência

Por Emanuela Del Gado (Georgetown University, USA).

Cement is the main binding agent in concrete, literally gluing together rocks and sand into the most-used synthetic material on Earth. However, cement production is responsible for significant amounts of man- made greenhouse gases—in fact if the cement industry were a country, it would be the third largest emitter in the world. Alternatives to the current, environmentally harmful cement production process are essentially not available also because the gaps in fundamental understanding hamper the development of smarter and more sustainable solutions. The ultimate challenge is to link the chemical composition of cement grains to the nanoscale physics of the cohesive forces that emerge when mixing cement with water. Cement nanoscale cohesion originates from the electrostatics of ions accumulated in a water-based solution between like-charged surfaces but it is not captured by existing theories because of the nature of the ions involved and the high surface charges. Surprisingly enough, this is also the case for unexplained cohesion in a range of colloidal and biological matter. About one century after the early studies of cement hydration, we have gained new insight into how cement cohesion develops during hydration and cement hydrate gels grow. I will discuss how 3D numerical simulations that feature a simple but molecular description of ions and water, together with an analytical theory that goes beyond the traditional continuum approximations, helped us demonstrate that the optimized interlocking of ion-water structures determine the net cohesive forces and their evolution. These findings open the path to scientifically grounded strategies of material design for cements and have implications for a much wider range of materials and systems where ionic water-based solutions feature both strong Coulombic and confinement effects, ranging from biological membranes to soils. Construction materials are central to our society and to our life as humans on this planet, but usually far removed from fundamental science. We can now start to understand how cement physical-chemistry determines performance, durability and sustainability.


Topic: CFTC weekly seminar Time: June 1, 2021 04:00 PM Lisbon

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CFTC - Centro de Física Teórica e Computacional

Hi-Phi Seminar, por Šima Krtalić (CIUHCT) e James McAllister (Univ. Leiden/CFCUL).

RSS Meetup, por António Ravara (FCT/UNL).

Seminário do Centro de Física Teórica e Computacional, por Cecília Roque (Department of Chemistry and UCIBIO, NOVA School of Science and Technology, Lisbon, Portugal).

Título/data do evento e fotografia do orador

Seminário do Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia, por Ricardo Caranova (Gesto Energy Consulting).

Título e data do evento

E3 Talk, por Diane Srivastava (University of British Columbia & Canadian Institute of Ecology and Evolution).

Título do programa, sobre fundo colorido

Submissão de candidaturas até 30 de março de 2023.

Seminário Doutoral I (Doutoramento em Biologia), por Ana Sofia Laranjeira Lopes.

Mathematical Logic Seminar, por Elaine Pimentel (University College London).

Título do evento e pintura representativa de multidão

(Dis)Embodied Selves, Depersonalisation and Ghosts in the Machines Workshop.

Título do projeto, sobre uma fotografia de região polar

Concurso para Projetos Exploratórios a decorrer até 31 de março de 2023.

Título do evento e fotografias de experiências científicas

Uma oportunidade única para alunos do 3.º ciclo conhecerem o mundo da Ciência de forma interativa e criativa.

A iniciativa conta com a participação dos investigadores de Ciências ULisboa João Lin Yun e Pedro Machado.

Título do programa, sobre imagem alusiva à cibersegurança

This program aims to be the best international cybersecurity short/medium term course for executives and decision makers in Europe.

Logótipo do evento, sobre representação de Lisboa e Margem Sul do Tejo

This is a conference directed for Postdocs, PhD and Master students in Mathematics and affine areas of Lisbon Universities.

Logótipo do PNEC 2030

Consulta pública a decorrer até 14 de abril de 2023.

Composição do logótipo da ULisboa e de representação do ser humano

A competição oferece aos estudantes de doutoramento da ULisboa a oportunidade de desenvolver novas competências de comunicação - candidaturas abertas de 03 a 17 de abril de 2023.

Logótipo do CEBiCNa, sobre um fundo branco

Concurso para atribuição de 20 bolsas de investigação, com candidaturas até 17 de abril de 2023.

A feira de emprego da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa.

Título do evento e fotografia de pessoa no topo de montanha

A 19 de abril de 2023 celebra-se o 112.º aniversário da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa.

Logótipo do evento, sobre um fundo branco

This year our motto is "Reinventing Science, for yourself and others”.

Conferência associada à exposição “A Porta do Pacífico: Uma viagem cartográfica pelo Estreito de Magalhães", por Joana Lima (Centro Interuniversitário de História das Ciências e da Tecnologia - CIUHCT).

BioISI Research Seminar, por Margarida Gama-Carvalho (BioISI/Ciências ULisboa).

Título e data do evento, sobre uma fotografia de jovens cientistas

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