Les pouzzolanes et les basaltes

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A Chaux consommée Eau liée Si0 2 Fig. 2 - Evolution chimique de la pâte pouzzolane-chaux. soluble Al 20 3 soluble iL 15 - 10 — 5 — Ol I I I I I »J 19 36 56 85 120 152 Fig 3 - Evolution du rapport silice soluble/alumine soluble en fonction de l'âge. Si maintenant nous calculons le rapport chaux consommée/alumine + silice solubles (fig. 4) nous constatons une évolution depuis la valeur 1,3 jusqu'à 0,95. Les hydrates formés sont donc de moins en moins basiques. On remarque toutefois qu'on se rapproche de la valeur théorique de 56/60, soit 0,93, correspondant à un CSH 1:1. Le rapport eau consommée/chaux consommée varie de façon continue de 0,33 à 0,98 (fig. 5). Ces valeurs sont à comparer à la valeur 0,32 correspondant à 1 mole de chaux par mole d'eau. Compte tenu du fait que la chaux utilisée était éteinte, on serait amené à admettre que le principal produit de la réaction pouzzolanique est un silicate de calcium hydraté dont la formule approximative serait CaO, SiOz, nH20, n étant supérieur à 2. Les aluminates ne jouent qu'un rôle accessoire. Nous disposons en fait de trois indicateurs de l'avancement de la réaction pouzzolanique, entre lesquels, du fait de l'absence de proportionnalités, il est difficile de faire un choix. Si l'on porte les résistances à la traction en fonction de chacun d'entre eux (fig. 6) on obtient cependant des courbes d'allures semblables. La forme en S suggère que les hydrates formés en premier ont un faible pouvoir liant. On tend finalement vers une limite de l'ordre de 13 bars qui correspondrait à la résistance propre de la phase hydratée. 72 t(j) t(j) A CaO 1,4 - Si0 2 1,2 - 1,0 — 0,8 | | | | | . I *J 19 36 56 85 120 152 Fig. 4 - Evolution du rapport chaux consommée/silice + alumine solubles en fonction de l'âge. 0,5 - Eau liée Chaux consommée 0 I 1 1 1 1 1 1 ». 19 36 56 65 120 152 t (j) Fig. 5 - Evolution du rapport eau liée/chaux consommée en fonction de l'âge. Rt (bar) 1 2 3 4 5 t(j) Chaux consommée - Eau liée Silice + alumine solubles (%) Fig. 6 - Relation entre la résistance à la traction et les paramètres chimiques.
INFLUENCE DES COMPOSANTS Les pouzzolanes Pour mieux préciser l'importance des différents paramètres pouvant influencer la prise du liant pouzzolanes-chaux, il a été nécessaire de mettre au point un essai particulier qui devait être simple, le plus rapide possible et surtout reproductible. Par ailleurs, le souci de se rapprocher le plus possible des conditions d'emploi sur chantier a conduit à retenir un test mécanique. Pour l'étude des paramètres liés à la nature des pouzzolanes, cet essai consiste à suivre l'évolution mécanique dans le temps pour un sable broyé de l'échantillon traité par une chaux aérienne éteinte sur les bases de composition de mélange : — 80 % de pouzzolanes broyées 0/2, — 20 % de chaux aérienne éteinte, — 9 % d'eau au compactage. La granulante des pouzzolanes broyées 0/2 est fixée sur les bases suivantes : — tamis (mm) 3 2 1 0,5 0,2 0,08 — tamisât (%) 100 95 76 54 28 12 La chaux aérienne éteinte utilisée présente des caractéristiques fixées comme suit : — teneur en CaO libre (méthode Leduc) 60 % — tamisât à 80 n 95 % — teneur en éléments clinkérisables 8 % Le malaxage des trois composants (pouzzolanes, chaux et eau) est alors effectué dans un malaxeur du type Angers : après pesée des deux premiers constituants, le mélange (environ 15 kg) est malaxé une minute à sec, puis deux minutes après introduction de l'eau. Le compactage des éprouvettes est assuré avec une presse hydraulique. Il est à double effet et s'effectue avec une force de compactage de 55 kN : les éprouvettes obtenues sont parfaitement cylindriques et présentent les caractéristiques géométriques suivantes : — diamètre de 50 mm, — hauteur de 100 mm. Après confection, les éprouvettes sont démoulées à l'aide de la presse de démoulage d'Angers et conservées en étuis étanches à 20 °C en salle de conservation thermostatée. Elles sont soumises aux essais de rupture en compression simple après 7,14, 28, 60, 90,120, 150 et 180 jours de conservation. L'évolution des performances obtenues en compression simple fournit alors de précieuses indications sur le développement de la prise du mortier étudié. Influence de l'origine des pouzzolanes L'étude de l'influence de l'origine des pouzzolanes sur leur réactivité à la chaux n'a pas pour but de tester un produit élaboré en carrière, mais elle vise plutôt à déterminer les possibilités optimales que les différents gisements examinés sont susceptibles de fournir avec des installations adaptées. Dans cette optique tous les matériaux utilisés pour ces études sont élaborés sui vant un même processus. Actuellement, toutes les pouzzolanes connues dans le Massif central ont été analysées ainsi que quelques pouzzolanes d'origine lointaine (Guadeloupe, Réunion, Madagascar, Rwanda, Cameroun, etc.). o L L _ l I I I I | 7 28 60 90 120 150 180 365 Fig. 7 - Courbe d'évolution type des caractéristiques mécaniques (Ftc) du liant pouzzolanes-chaux. Malgré cette grance diversité, la cinétique de prise du liant relève toujours du même processus (fig. 7): — dans une première période, les résistances à la rupture croissent de façon linéaire avec l'âge, — dans une seconde période, qui débute entre 85 et 120 jours selon les échantillons, la croissance de ces résistances fléchit très sensiblement. Cette seconde phase s'achève généralement vers 6 mois d'âge pour les matériaux très et moyennement réactifs; pour les matériaux moins réactifs, il n'est pas possible de distinguer l'achèvement de cette seconde phase (fig. 8, courbe C), — au-delà de cette période, les performances croissent encore de façon linéaire pendant quelques mois avant d'atteindre leur niveau maximal : cependant les pentes des droites sont très nettement inférieures à celles obtenues au cours de la première période. Toutefois, si la cinétique de prise des liants relève du même processus, certaines pouzzolanes peuvent se distinguer entre elles; ainsi on peut distinguer trois familles de matériaux : — les pouzzolanes très réactives : Rc 180 j voisine de 150 bars (fig. 8, courbe A) ; t(j) 73
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