Etude de l'influence d'électrolytes sur l'hydratation et la prise du silicate tricalcique, composant principal du ciment Portland : Caractérisation des interactions à l'origine de la prise

Study of the influence of electrolytes on hydration and setting of tricalcium silicate, main component of Portland cement. Characterisation of the interactions responsible for setting

• Auteur / Autrice : Laurent Nachbaur
• Direction : André Nonat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrolytes

Rhéologie

Électrocinétique (effets d'interface)

Potentiel zêta

Hydratation

Ciment Portland

Résumé

Ce travail est consacré à l'étude de l'hydratation et de la prise du silicate tricalcique, composant principal du ciment Portland, dans des solutions d'électrolytes représentatives des solutions interstitielles des pâtes de ciment pendant les premiers jours d'hydratation. On observe une continuité des phénomènes, des suspensions diluées aux pâtes et du système simple à ces systèmes plus complexes du point de vue chimique. En présence des électrolytes étudiés (hydroxydes et sulfates alcalins), le mécanisme de l'hydratation reste identique au mécanisme intervenant dans l'eau. Tous ces électrolytes sont des accélérateurs de l'hydratation. La stœchiométrie des hydrates formes (C-S-H) est déterminée par l'activité en calcium de la solution. Les ions étudiés ont des effets différents sur les caractéristiques de la double couche électrique présente autour des particules. Le calcium et le sulfate sont spécifiquement adsorbés à la surface du silicate tricalcique et du C-S-H, les alcalins sont des ions indifférents. Ces différences de comportement se retrouvent dans l'influence de ces ions sur les différentes étapes de l'hydratation. L'évolution mécanique des pâtes est caractérisée par la formation d'une structure au cours des premières minutes suivant la fin du gâchage. Cette structuration de la pâte intervient sous l'action de forces attractives qui s'opposent aux forces répulsives, dues aux interactions entre les doubles couches entourant les particules, trop faibles dans ces conditions pour s'opposer à la coagulation rapide des particules. Les forces attractives sont des forces entre surfaces, responsables également des propriétés mécaniques du solide formé après la prise. L'augmentation des résistances du matériau est due à l'augmentation des surfaces en vis à vis dans la pâte du fait de la formation des hydrates. Il s'agit d'un phénomène continu. La prise ne correspond à aucune transition structurale.