Détermination des mécanismes d'action de deux agents de mouture du ciment par désorption laser couplée à la spectrométrie de masse à transformée de Fourier

Mechanisms of action of two cement grinding aids by Fourier transform mass spectrometry coupled with laser desorption

• Auteur / Autrice : Pierre Cassat
• Direction : Jean-François Muller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LSMCL - Laboratoire de Spectrométrie de Masse et de Chimie Laser - EA 1094

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fourier, Spectroscopie par transformée de

Spectroscopie de masse par désorption de champ

Procédés de fabrication

Ciment

Résumé

Le ciment, qui n'a cessé de se développer depuis l'antiquité, est sans aucun doute un des matériaux le plus utilisé dans nos sociétés. Nous avons porté notre intérêt sur une étape primordiale de la fabrication du ciment : le broyage. Cette étape essentielle constitue une des plus consommatrice en terme d'énergie. C'est en ajoutant des composés organiques, appelés agents de mouture, à la charge du broyeur que les cimentiers sont parvenus à réduire cette consommation. Malheureusement leurs mécanismes d'action ne sont, à l'heure actuelle, basés que sur quelques hypothèses. C'est dans ce champ d'application que nous avons utilisé la désorption laser couplée à la spectrométrie de masse pour apporter quelques éléments de réponses. Cette technique, qui constitue un outil analytique complémentaire dans l'étude des ciments, nous a, en effet, semblé particulièrement adaptée pour identifier in situ les agents de mouture ou pour mettre en évidence d'éventuels composés issus de leur transformation par le broyage. En premier lieu, nous ferons le point sur les connaissances et les théories élaborées sur les mécanismes d'action des agents de mouture et sur les techniques traditionnelles de leur dosage dans le ciment. Dans un deuxième temps, nous développerons la désorption laser appliquée à la détection in situ des agents de mouture dans les phases minérales constitutives du ciment. En troisième lieu, l'application de la désorption laser assistée par matrice, technique essentiellement développée pour l'analyse des protéines et des acides nucléiques, nous permettra de mieux comprendre les interactions de ces agents de mouture avec les différentes phases minérales. Enfin le développement d'une technique d'alkylation des composés polaires couplée à la chromatographie en phase gazeuse complètera les dispositifs analytiques mis en place dans le cadre de ce travail, notamment pour proposer des protocoles de dosage des adjuvants organiques des ciments

Cement, which never ceases to develop since antiquity, is probably one of the most useful material of our society. We have brought one's mind to bear on a primeval step of the cement industrial manufacture: the grinding. However, this essential step is one of the most energy consumers. By adding organic molecules to the grinding media, cement makers have reached to decrease this accomplishment. Unfortunately, their mechanisms of action are misunderstood. It is in this application field that Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry should bring answers. These technique, which make up a complementary analytical tool in the cement chemistry should be weil adapted to the in situ identification of grinding aids or to detect eventual degradation compounds produced by grinding. First, we will states about the knowledge and the theories on the mechanisms of action of grinding aids. Moreover we will discuss about usual quantity determination techniques of these compounds in cement. Second, we will develop laser desorption apply to in situ detection of two grinding aids in the four clinker constitutive phases. Third, application of Matrix Assisted Laser Desorption/Ionisation, usually used for the proteins and nucleic acid detection, will allow us to understand the nature of interaction between grinding aids and clinker minerai phases. Finally, alkylation technique development of polar compounds by thermally assisted pyrolysis, gas chromatography will complete analytical deviee implemented as part as our works, particularly to propose grinding aids quantity determination