Interaction des silicates de calcium hydratés (C-S-H), principaux constituants du ciment, avec les chlorures d'alcalins. Analogie avec les argiles

• Auteur / Autrice : Hélène Viallis-Terrisse
• Direction : André Nonat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ciment

Adsorption

Smectites

Métaux alcalins

Résumé

ACe travail, s'inscrivant dans le cadre d'une étude plus générale sur la structure et la réactivité du ciment, est consacré à l'analyse expérimentale et théorique de l'interaction des chlorures d'alcalins avec les silicates de calcium hydrates (C-S-H), principaux constituants de la pâte de ciment. L'interaction des alcalins avec les C-S-H est de type interfacial, mettant en jeu des mécanismes électrostatiques et de complexation de surface. La surface des C-S-H est constituée des sites silanol, partiellement dissocies en raison du pH fortement basique de la solution interstitielle. Les ions calcium, présents en grande quantité dans la solution d'équilibre des C-S-H, constituent des ions déterminant le potentiel pour la surface des C-S-H. Les ions alcalins semblent entrer en compétition avec le calcium pour ces mêmes sites de surface. Les isothermes d'adsorption montrent que le césium présente une meilleure affinité que le sodium et le lithium pour la surface des C-S-H. Par ailleurs, la RMN du solide suggère que le césium forme avec les sites de surface des complexes de sphère interne, alors que le sodium semble conserver sa sphère d'hydratation. Ces résultats se corrèlent avec des mesures de potentiel zéta, qui laissent supposer une adsorption spécifique des ions césium, et un comportement indifférent des deux autres alcalins. Une modélisation de la surface des C-S-H a été possible à l'aide d'un modèle de double couche électrique, ainsi que de lois d'action de masse traduisant la complexation des différents ions avec les sites silanol. L'étude dans sa globalité repose sur une analogie structurale avec les smectites, argiles présentant des propriétés reconnues d'adsorption de cations. La similitude structurale entre les deux minéraux s'accompagne de certaines similitudes de réactivité, bien que des différences significatives de comportement puissent également être notées.