Les pouzzolanes et les basaltes
Les pouzzolanes et les basaltes Les pouzzolanes et les basaltes
Un autre argument est tiré de la composition de l'obsidienne riche en silice et en alcalins et pauvre en chaux. Enfin les pouzzolanes italiennes, dans lesquelles on trouve des teneurs en verre très élevées, sont soit des trachytes alcalins (pouzzolanes napolitaines), soit des leucitites (pouzzolanes romaines), c'est-à-dire qu'elles sont riches en alcalins et pauvres en chaux [10]. On pourrait alors transposer de la façon suivante le critère maintenant généralement admis selon lequel la qualité d'une pouzzolane est liée à sa teneur en verre : la qualité d'une pouzzolane est liée à une composition potentielle pauvre en anorthite et riche en feldspaths alcalins. La composition potentielle n'étant obtenue qu'à partir d'analyses complètes et au prixd'un calcul pourlequel on peut difficilement se passer d'un ordinateur, on peut chercher à simplifier ce critère pour la pratique courante. Dans le cas de pouzzolanes du Massif central, il semble qu'on puisse se limiter à la détermination des teneurs en silice et en chaux. En effet, on s'aperçoit en analysant le calcul informatique que ce sont essentiellement ces deux données qui influent sur le résultat de teneur en anorthite. Nous proposons pour la pratique courante de calculer la différence Si02 — CaO, facile à déterminer par les méthodes chimiques courantes. Le tableau VIII donne les valeurs de cette différence pour les pouzzolanes étudiées. TABLEAU VIII Volvic Les Dômes Bizac Thueyts Corent Verre (%) 22 22 5 0 0 An (-/ ) (%) ) 24 33 41 50 49 Si02--CaO (%) 45,5 36,5 35,0 32,6 31,2 On voit qu'il existe, aux environs de 34 %, une valeur seuil de la différence Si02 — CaO, au-dessous de laquelle les pouzzolanes ne comportent pas de phase vitreuse. CONCLUSION Les composants sialiques des pouzzolanes du Massif central sont les plagioclases et la néphéline, ce qui permet de placer ces matériaux dans la classe des roches volcaniques andésitiques et basaltiques ou dans celle des roches volcaniques téphritiques, selon l'importance relative de la néphéline. Les pouzzolanes françaises diffèrent donc essentiellement des pouzzolanes italiennes qui sont des trachytes alcalins ou des phonolites leucitiques à base de feldspaths alcalins et de leucite. Les autres minéraux importants consistent en un pyroxène, le diopside, et une olivine, la forstérite. On trouve aussi accessoirement des oxydes de fer, l'hématite (rouge) et la magnétite (noire), qui conditionnent la couleur de la pouzzolane, également de l'ilménite ou oxyde mixte de fer et de titane et parfois des amphiboles. Le calcul de la composition normative, justifiée par la règle des phases, est possible à partir de l'analyse chimique. Elle permet de chiffrer la teneur potentielle de ces minéraux et de classer les roches. 112 t (°o ] (% poids) l l i l I *- 0 20 40 60 80 100 Albite Anorthite Fig. 8 - Diagramme d'équilibre des plagioclases (d'après Bowen, 1913). Nous avons pu montrer que la teneur en verre, à laquelle est liée l'activité pouzzolanique, est en relation étroite avec la composition potentielle des plagioclases, et qu'elle diminue avec la proportion d'anorthite. Cela explique que la partie vitreuse a une composition enrichie en éléments alcalins et qu'elle s'apparente aux verres des pouzzolanes italiennes et à l'obsidienne, ce qui justifie l'utilisation de cette dernière comme élément de référence pour le dosage de la phase vitreuse au moyen des rayons X. Un critère chimique simple peut être proposé pour la sélection des pouzzolanes sur la base de leur teneur en phase vitreuse: il s'agit de la différence entre les teneurs brutes en silice et en chaux, facile à déterminer par les méthodes chimiques courantes. Lorsque cette différence est inférieure à une valeur seuil, voisine de 34 %, les pouzzolanes ne comportent pas de phase vitreuse. Ce critère semble, en fonction des élémentsen notre possession, pouvoirêtreétendu aux basaltes. BIBLIOGRAPHIE [1] RITTMANN A., Les volcans et leur activité, édit. française établie par TAZIEFF H., Masson éd., Paris, 1963. [2] NIGGLI P., Loi des phases en minéralogie et pétrographie, Act. Sc., Paris, 1938. [3] MILLET J., HOMMEY R. et BRIVOT F., Dosage de la phase vitreuse dans les matériaux pouzzolaniques (présent bulletin). [4] CROSS W., IDDINGS W., PIRSSON L. et WASHINGTON M.S., Quantitative classification of the igneous rocks, Chicago University Press, 1903. [5] AUBOUINJ., BROUSSER. et LEHMANJ.P.,Précisde Géologie, T. 1, Dunod éd., 1968. [6] DELOYE F.X., Analyse minéralogique des bétons durcis, Bull, liaison Labo. P. et Ch., 89, mai-juin 1977, p. 25-32. [7] RANKIN, Amer. J. Sei. 4th Ser., 39, 1, 1915. [8] jANDERet PETRI,Zeit. Electrochemie, 44, 747, 1938. [9] SCHAIRER, BOWEN, Amer. J. Sei., 35 A - 289, 1938. [10] MASSAZZA F., Chemistry of pozzolanic additions and misced cements, VI Congrès int. Chimie du Ciment, Moscou, 1974.
POUZZOLANES ET BASALTES Estimation de l'activité pouzzolanique Recherche d'un essai RÉSUMÉ R. LARGENT Ex-stagiaire au Laboratoire central L'examen critique de l'essai de pouzzolanicité selon la norme ISO montre que celui-ci n'apporte qu'une information qualitative, ce qui restreint fortement son intérêt. Les essais, accélérés ou non, qui permettent de chiffrer le degré d'avancement de la réaction pouzzolanique en fonction du temps ou pour un temps conventionnel, semblent mieux adaptés à la caractérisation des matériaux. Les essais mécaniques de longue durée restent le complément indispensable des essais chimiques. MOTS CLÉS : 32 - Essai - Ciment - Pouzzolane - Additif - Activité (physicochim.) - Chaux - Cinétique - Réaction (chim.) - Résistance (mater.) - Mécanique - Hydratation. La production de ciments contenant des ajouts pouzzolaniques tend actuellement à se développer, ce qui répond au souci de valoriser les ressources naturelles abondantes et économiques que constituent les pouzzolanes et les sous-produits industriels, telles les cendres volantes de centrales thermiques dont la réutilisation n'est encore que partielle. Cette évolution de la composition des ciments doit s'accompagner de la définition des normes nouvelles en cours d'élaboration, tant au niveau national qu'européen. Elle nécessite en conséquence la mise au point d'essais appropriés qui doivent s'appuyer sur une connaissance suffisante des processus mis en jeu au cours de l'hydratation. Le professeur Massazza au 6 e Congrès international de la Chimie du Ciment [1] a défini les pouzzolanes comme un matériau naturel ou artificiel riche en silice et alumine capable: 1. de réagir avec la chaux en présence d'eau, 2. de former par cette réaction des produits aux propriétés liantes. Bull. Liaison Labo. P. et Ch. - 93 - janv.-févr. 1978 - Réf. 2143 Cette définition peut servir de guide et permettre de distinguer, selon que l'on s'appuiera sur sa première ou sa seconde partie, deux catégories d'essais qui tendront soit à caractériser l'intensité ou simplement l'existence de la réaction pouzzolanique, soit à mettre en évidence la formation de produits d'hydratation spécifiques et plus précisément de prouver que ces produits ont une influence sur les caractéristiques mécaniques du système. Le premier type d'essais se rattachera essentiellement à des déterminations chimiques, tandis que le second s'appuiera plutôt sur des mesures physiques et plus particulièrement sur les résistances mécaniques. 1. Caractérisation de la fraction pouzzolanique Une première approche consiste à chercher à caractériser dans le ciment la présence de matière qui manifeste potentiellement l'aptitude de réagir avec la chaux. On sait maintenant de façon certaine à la suite de divers 61
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POUZZOLANES ET BASALTES<br />
Estimation de l'activité pouzzolanique<br />
Recherche d'un essai<br />
RÉSUMÉ<br />
R. LARGENT<br />
Ex-stagiaire au Laboratoire central<br />
L'examen critique de l'essai de pouzzolanicité selon la norme ISO montre que celui-ci<br />
n'apporte qu'une information qualitative, ce qui restreint fortement son intérêt.<br />
<strong>Les</strong> essais, accélérés ou non, qui perm<strong>et</strong>tent de chiffrer le degré d'avancement de la<br />
réaction pouzzolanique en fonction du temps ou pour un temps conventionnel, semblent mieux<br />
adaptés à la caractérisation des matériaux.<br />
<strong>Les</strong> essais mécaniques de longue durée restent le complément indispensable des essais<br />
chimiques.<br />
MOTS CLÉS : 32 - Essai - Ciment - Pouzzolane - Additif - Activité (physicochim.) - Chaux -<br />
Cinétique - Réaction (chim.) - Résistance (mater.) - Mécanique - Hydratation.<br />
La production de ciments contenant des ajouts pouzzolaniques<br />
tend actuellement à se développer, ce qui<br />
répond au souci de valoriser <strong>les</strong> ressources naturel<strong>les</strong><br />
abondantes <strong>et</strong> économiques que constituent <strong>les</strong> <strong>pouzzolanes</strong><br />
<strong>et</strong> <strong>les</strong> sous-produits industriels, tel<strong>les</strong> <strong>les</strong> cendres<br />
volantes de centra<strong>les</strong> thermiques dont la réutilisation<br />
n'est encore que partielle. C<strong>et</strong>te évolution de la<br />
composition des ciments doit s'accompagner de la définition<br />
des normes nouvel<strong>les</strong> en cours d'élaboration,<br />
tant au niveau national qu'européen. Elle nécessite en<br />
conséquence la mise au point d'essais appropriés qui<br />
doivent s'appuyer sur une connaissance suffisante des<br />
processus mis en jeu au cours de l'hydratation.<br />
Le professeur Massazza au 6 e Congrès international de<br />
la Chimie du Ciment [1] a défini <strong>les</strong> <strong>pouzzolanes</strong><br />
comme un matériau naturel ou artificiel riche en silice<br />
<strong>et</strong> alumine capable:<br />
1. de réagir avec la chaux en présence d'eau,<br />
2. de former par c<strong>et</strong>te réaction des produits aux propriétés<br />
liantes.<br />
Bull. Liaison Labo. P. <strong>et</strong> Ch. - 93 - janv.-févr. 1978 - Réf. 2143<br />
C<strong>et</strong>te définition peut servir de guide <strong>et</strong> perm<strong>et</strong>tre de<br />
distinguer, selon que l'on s'appuiera sur sa première ou<br />
sa seconde partie, deux catégories d'essais qui tendront<br />
soit à caractériser l'intensité ou simplement<br />
l'existence de la réaction pouzzolanique, soit à m<strong>et</strong>tre<br />
en évidence la formation de produits d'hydratation<br />
spécifiques <strong>et</strong> plus précisément de prouver que ces<br />
produits ont une influence sur <strong>les</strong> caractéristiques mécaniques<br />
du système. Le premier type d'essais se rattachera<br />
essentiellement à des déterminations chimiques,<br />
tandis que le second s'appuiera plutôt sur des mesures<br />
physiques <strong>et</strong> plus particulièrement sur <strong>les</strong> résistances<br />
mécaniques.<br />
1. Caractérisation de la fraction pouzzolanique<br />
Une première approche consiste à chercher à caractériser<br />
dans le ciment la présence de matière qui manifeste<br />
potentiellement l'aptitude de réagir avec la chaux.<br />
On sait maintenant de façon certaine à la suite de divers<br />
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