Thèse soutenue

Réactivité et durabilité à base de sulfate de calcium et de liants minéraux classiques

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Auteur / Autrice : Berenger Aranda
Direction : Olivier Le Guillou
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Discipline Chimie
Date : Soutenance en 2012
Etablissement(s) : Rennes, INSA

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le Kerysten® est un liant à base de sulfate de calcium produit par calcination flash. Il possède la particularité d’être un mélange d’anhydrite γ (CaSO4) et d’hémihydrate (CaSO4. 0,5H2O) qui semblent se répartir dans un grain complexe qui confère au Kerysten® plusieurs états métastables et stables. L’étude de la prise du Kerysten® a montré qu’il possède une réactivité différente de celle d’un plâtre β commercial et des propriétés mécaniques supérieures, à taux de gâchage équivalent. Ces propriétés sont apportées par le grain complexe du Kerysten®. L’étude d’un mélange à base de 70% de Kerysten® et de 30% de ciment Portland a montré l’existence d’interactions au moment de la prise du liant composite. La prise du gypse est très rapide. L‘obtention d’un squelette de gypse ralentit l’hydratation des phases cimentaires dans le mélange. La précipitation de ces phases se fait alors dans les pores du mélange. Dans ce matériau, le Kerysten® apporte une bonne dureté au matériau aux très jeunes âges tandis que le ciment Portland fournit des résistances mécaniques relativement importantes. Nous avons observé les mêmes phénomènes lorsque nous avons réalisé des mortiers de mélanges avec des proportions de Kerysten® comprises entre 50% et 98%. En particulier, les formulations contenant des proportions en Kerysten® comprises entre 80% et 95% ont des résistances mécaniques, au moins, égales à celles du mortier contenant 100% de ciment Portland. La durabilité du mélange à base de 70% de Kerysten® et de 30% de ciment Portland a été testée dans des solutions d’acide chlorhydrique, d’acide sulfurique, de sulfate d’ammonium et d’eau. Ces attaques chimiques provoquent une dissolution importante de l’hydroxyde de calcium et des sulfates de calcium présents dans ces liants. Elles ont aussi engendré la formation de précipités pouvant contenir du carbonate de calcium ou du gypse associés à des silicates de calcium et des aluminates de calcium. Ces dégradations ont entrainé une chute importante des résistances en flexion 3 points des éprouvettes, mais les résistances en compression restent bonnes ainsi que les duretés. L’ajout de 30% de ciment Portland dans le Kerysten® permet d’améliorer la résistance du mélange face aux agressions chimiques. Cela permet aussi de tirer parti des avantages de chaque constituant du mélange pour résister à ces agressions.