Etude par rmn de la structure des silicates de calcium hydrates

Study by nmr of the structure of calcium silicate hydrates

• Auteur / Autrice : IVAN KLUR
• Direction : Hélène Zanni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Les silicates de calcium hydrates (csh), composants principaux du ciment hydrate, sont des solides mal organises et de composition variable, dont la structure n'a pu etre resolue par diffraction des rayons x. Neanmoins, il a ete montre que cette structure etait isomorphe de celle, connue, d'un silicate naturel, la tobermorite. Une des caracteristiques principales de cette structure est d'etre constituee de feuillets superposes, chacun compose d'un plan de calcium recouvert de chaines de silicates. A partir de ce modele de structure, l'etude par rmn de l'ordre local dans des csh de synthese, purs et de composition homogene, nous a permis d'obtenir des renseignements sur l'organisation de ces materiaux. L'existence d'un changement de phase de ces composes, a une composition precise, est verifiee par des mesures de temps de relaxation du proton. En utilisant des sequences de correlation dipolaire, inedites en rmn solide du silicium, nous avons pu caracteriser les structures des deux varietes de csh. En particulier, la presence de calcium dans l'espace interfeuillet a ete demontree dans les deux varietes, mais dans des sites differents. Des mesures de dynamique de polarisation croisee permettent d'estimer le nombre de protons dans la structure. Il a egalement ete montre que les chaines de silicates possedaient des lacunes a une position particuliere. Ces modifications de la structure modele permettent de rendre compte de differentes stoechiometries mesurees dans les csh. Des mesures de temps de relaxation, du proton et du silicium, revelent deux types de mouvement, caracterises par des temps de correlation differents. L'un deux peut etre attribue aux mouvements de precession des protons hydroxyles. L'inclusion, dans les chaines de silicates, d'aluminium en site tetraedrique est connue. Nous avons montrer que des ions aluminium s'inseraient egalement dans des sites octaedriques dans l'espace interfeuillet des csh. Ces renseignements structuraux constituent une avancee indispensable a la comprehension des proprietes mecaniques des ciments hydrates