Les pouzzolanes et les basaltes
Les pouzzolanes et les basaltes Les pouzzolanes et les basaltes
donc être considéré comme n'appartenant que pour moitié à un tétraèdre donné. A tout ion Si 4 + ou Al 3 + ne sont donc associés en réalité que deux ions O 2 - , de sorte que l'édifice est équivalent à un assemblage de silice neutre Si0 2 et d'ions alumínate AI02~. Les tétraèdres s'organisent en un édifice complexe sur lequel nous ne nous étendrons pas et qui laisse des cavités dans lesquelles se logent les cations alcalins et alcalino-terreux. Les verres pouzzolaniques sont constitués des mêmes tétraèdres, mais l'arrangement de ceux-ci est désordonné. Les silicates et les aluminates de calcium hydratés sont également formés d'un arrangement de tétraèdres, mais ceux-ci sont indépendants, étant constitués d'ions tels que AI0 4H 4" et Si0 4H 3". Chaque atome de silicium ou d'aluminium a donc «en propre» quatre atomes d'oxygène et non pas deux. Le passage de la phase anhydre, où les tétraèdres sont à oxygène commun, aux phases hydratées où ils sont indépendants se fait donc nécessairement par l'intermédiaire d'une individualisation de ces entités sous une forme qui ne peut être que ionique. Dans l'hypothèse d'un mécanisme suivant le modèle de Le Chatelier, on distinguera trois étapes a) L'étape d'attaque Les travaux de Wyart et al. [8] sur la réaction de l'eau sur lestectosilicatesetceux de Struillou [9] sur le lessivage des roches feldspatiques par l'eau suggèrent le mécanisme suivant : considérons un assemblage tétraédrique à oxygènes communs et intéressons-nous à un tétraèdre superficiel. Celui-ci peut comporter, à la différence des tétraèdres «profonds», un sommet libre, occupé, non comme les autres sommets par un ion O 2 - , auquel cas il présenterait un excès de charge égal à —1, mais par un ion OH". Ce tétraèdre peut être desserti par une solution basique de la façon suivante : — un ion OH" est attiré par l'ion central (Si 4+ ou Al 3+ ) de l'un des tétraèdres supports. Il expulse l'oxygène de liaison, provoquant le basculement du tétraèdre superficiel qui n'est plus lié que par une arête autour de laquelle il peut pivoter, et qui présente maintenant un excès de charge égal à— 1, ce qui lui confère une forte affinité pour l'eau (fig. 3); — le même processus pourrait provoquer la rupture des liaisons résiduelles, mais la présence d'une charge négative excédentaire tend à éloigner les ions OH~. L'hydrophilie du site ionique créé va favoriser une coupure du même type, mais par des molécules H 20 et non plus par des ions OH~, libérant ainsi un ion tétraédrique qui sera soit l'ion Si0 4H 3~ soit l'ion AI04H4~. b) L'étape de diffusion L'ion libéré par l'attaque va diffuser dans la solution, c'est-à-dire que sous l'effet de l'agitation thermique il va s'éloigner progressivement de la surface originelle. Il tendra statistiquement à se diriger vers les « puits » de concentration que constituent les germes de cristallisation d'hydrates. c) L'étape de cristallisation des hydrates La présence dans la solution d'ion Ca 2 + provoque, à partir d'une certaine concentration d'ions silicate et alumínate déterminée par les produits de solubilité des hydrates, une instabilité thermodynamique qui va en- 68 Fig. 3 - Mécanisme d'attaque alcaline des tectosilicates. traîner la cristallisation de ces derniers [10]. Cette cristallisation va s'amorcer sur les surfaces minérales présentes, les recouvrant d'une couche liante qui est à l'origine du développement de la cohésion. La matière pouzzolanique se recouvrant au même titre que les surfaces inertes, ce phénomène va avoir tendance à freiner de plus en plus l'attaque, jusqu'à inhibition pratiquement totale. Remarque : Dans une structure désordonnée vitreuse, on a plus de chances de trouver des tétraèdres superficiels à sommets libres que dans une structure organisée. On peut ainsi expliquer la plus grande réactivité des verres par rapport à celle des feldspahts. Le mécanisme proposé implique toutefois la possibilité d'attaque alcaline des feldspaths sur certains plans cristallographiques et surtout sur les surfaces de fracture et, par conséquent, une certaine activité pouzzolanique.
Conclusion L'activité pouzzolanique consiste en une attaque alca line superficielle, par une solution saturée de chaux, des minéraux silico-alumineux acides, et en la combi naison subséquente des ions résultant de cette attaque avec la chaux présente dans la solution. Elle conduit à la formation de composés hydratés dont la nature est définie par les règles générales qui gou [1] MASSAZZA V., Chemistry of pozzolanic additions and mixed cements, Communication principale 6 E Congrès intern, de la Chimie du Ciment, Moscou, sept. 1974. [2] LUDWIG U. et SCHWIETE H.E., Kalkbindungen und Neubildungen bei den Trass-Kalk Reactionen (La liaison de la chaux et la formation de corps nouveaux lors des réactions entre le trass et la chaux),Zement Kalk Gips, 16 (10), 1963, p. 421. [3] SERSALE R. SABATELLI V., Pozzolanic activity of zeolites, Rend. Accad. Sei. Fis. e Mat. (Naples), 27, Ser. 4, 1960, p. 263-286. [4] MALQUORI G., Proc. IV th. Inter. Symposium on the Chemistry of Cements, Washington, 1960. [5] SESTINI Q., SANTARELLI L., Researches pozzolanas: T - Tests on the zeolitic nature of pozzolanas,Ann. Chim. Appl. 26 (5), 1936, p. 193-196. BIBLIOGRAPHIE vernent l'hydratation des liants silico-alumino- calciques. Dans la pratique courante où des quantités importantes de chaux sont utilisées, les produits d'hy dratation sont l'aluminate tétracalcique hydraté et le silicate de calcium hydraté. L'analyse du mécanisme permet d'expliquer la plus grande réactivité des verres, mais laisse supposer une possibilité théorique d'activité pouzzolanique des feldspaths. [6] DRONR. et BRIVOTF., Bases minéralogiques de sélection des pouzzolanes, Bull, liaison Labo. P. et Ch., 92, nov.-déc. 1977, p. 105-112. [7] DRON R., Etude expérimentale et théorique du système CaO-Al 20 3-Si0 2-H 20, Communication principale 6 E Congrès intern. de la chimie du Ciment, Moscou, sept. 1974, Bull, liaison Labo. P. et Ch., 77, mai-juin 1975, p. 89-93. [8] WYARTJ. SABETIER, CURIEN, DUCHEYLARD et SEVERIN.BH//. Soc.fr. Min. Crist., 82, 1959, p. 387. [9] STRUILLOU R., Prévision de l'altérabilité des matériaux employés en génie civil, Coll. de géotechnique, Toulouse, 1969, Bull, liaison Labo. routiers P. et Ch., 42, déc. 1969,p. 35-46. [10] DRON R.,Mécanisme de la prise du laitier granulé son activation alcaline, Thèse de docteur-ingénieur, Université de Paris VI, nov. 1973, et Rap. rech. LCPC, 38, sept. 1974.
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Conclusion<br />
L'activité pouzzolanique consiste en une attaque alca<br />
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des minéraux silico-alumineux acides, <strong>et</strong> en la combi<br />
naison subséquente des ions résultant de c<strong>et</strong>te attaque<br />
avec la chaux présente dans la solution.<br />
Elle conduit à la formation de composés hydratés dont<br />
la nature est définie par <strong>les</strong> règ<strong>les</strong> généra<strong>les</strong> qui gou<br />
[1] MASSAZZA V., Chemistry of pozzolanic additions and mixed<br />
cements, Communication principale 6 E Congrès intern, de la<br />
Chimie du Ciment, Moscou, sept. 1974.<br />
[2] LUDWIG U. <strong>et</strong> SCHWIETE H.E., Kalkbindungen und Neubildungen<br />
bei den Trass-Kalk Reactionen (La liaison de la<br />
chaux <strong>et</strong> la formation de corps nouveaux lors des réactions<br />
entre le trass <strong>et</strong> la chaux),Zement Kalk Gips, 16 (10), 1963,<br />
p. 421.<br />
[3] SERSALE R. SABATELLI V., Pozzolanic activity of zeolites,<br />
Rend. Accad. Sei. Fis. e Mat. (Nap<strong>les</strong>), 27, Ser. 4, 1960,<br />
p. 263-286.<br />
[4] MALQUORI G., Proc. IV th. Inter. Symposium on the Chemistry<br />
of Cements, Washington, 1960.<br />
[5] SESTINI Q., SANTARELLI L., Researches pozzolanas: T -<br />
Tests on the zeolitic nature of pozzolanas,Ann. Chim. Appl.<br />
26 (5), 1936, p. 193-196.<br />
BIBLIOGRAPHIE<br />
vernent l'hydratation des liants silico-alumino-<br />
calciques. Dans la pratique courante où des quantités<br />
importantes de chaux sont utilisées, <strong>les</strong> produits d'hy<br />
dratation sont l'aluminate tétracalcique hydraté <strong>et</strong> le<br />
silicate de calcium hydraté.<br />
L'analyse du mécanisme perm<strong>et</strong> d'expliquer la plus<br />
grande réactivité des verres, mais laisse supposer une<br />
possibilité théorique d'activité pouzzolanique des<br />
feldspaths.<br />
[6] DRONR. <strong>et</strong> BRIVOTF., Bases minéralogiques de sélection des<br />
<strong>pouzzolanes</strong>, Bull, liaison Labo. P. <strong>et</strong> Ch., 92, nov.-déc.<br />
1977, p. 105-112.<br />
[7] DRON R., Etude expérimentale <strong>et</strong> théorique du système<br />
CaO-Al 20 3-Si0 2-H 20, Communication principale<br />
6 E Congrès intern. de la chimie du Ciment, Moscou, sept.<br />
1974, Bull, liaison Labo. P. <strong>et</strong> Ch., 77, mai-juin 1975,<br />
p. 89-93.<br />
[8] WYARTJ. SABETIER, CURIEN, DUCHEYLARD <strong>et</strong> SEVERIN.BH//.<br />
Soc.fr. Min. Crist., 82, 1959, p. 387.<br />
[9] STRUILLOU R., Prévision de l'altérabilité des matériaux employés<br />
en génie civil, Coll. de géotechnique, Toulouse, 1969,<br />
Bull, liaison Labo. routiers P. <strong>et</strong> Ch., 42, déc. 1969,p. 35-46.<br />
[10] DRON R.,Mécanisme de la prise du laitier granulé son activation<br />
alcaline, Thèse de docteur-ingénieur, Université de Paris<br />
VI, nov. 1973, <strong>et</strong> Rap. rech. LCPC, 38, sept. 1974.
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