Accélération de ciment au laitier par du ciment sulfo-alumineux

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Accélération du CEM III A 4 Influence de retardateurs sur la maniabilité et les propriétés mécaniques du mélange 60% CEM III A / 40% CTS 40 Le mélange 60% CEM III A / 40% CTS 40 présente la plus forte accélération à 24 heures et une résistance à moyen terme proche de celle du CEM III A. L’objectif de cette partie est d’augmenter le temps d’ouvrabilité en retardant. La démarche adoptée consiste à fixer un dosage en retardateur puis à tester différents retardateurs en prenant pour critère de choix le maintien de la maniabilité du mortier. Les retardateurs entraînant une durée pratique d’utilisation supérieure ou égale à une heure seront retenus. Des mesures de conductivité et de pH de suspensions et une analyse de la microstructure sur pâte pure permettront d’expliquer les mécanismes d’action des retardateurs dans les premiers instants. La mesure des résistances à court et moyen terme permettra de mettre en évidence les effets des retardateurs sur le mortier durci. L’étude sera complétée par des mesures de conductimétrie semi-adiabatique, des mesures de variations dimensionnelles sur mortier et une analyse de la microstructure sur pâte pure (suivi de la consommation des anhydres : blocage de certaines espèces ou non, évolution de la production des hydrates : nature, quantité, morphologie). Enfin la durabilité sera évaluée de la même façon : mesures des résistances (en compression et en traction) à un an, mesure des variations dimensionnelles sur des éprouvettes 4x4x16 cm de mortier normalisé et étude de la microstructure sur pâte pure. 4.1 Choix du retardateur 4.1.1 Présentation des différents types de retardateur familles : Selon l’ACI Committee [ 73 ], les retardateurs de prise et de durcissement sont classés en cinq Les acides lignosulfoniques et leurs sels ; Les dérivés d’acides lignosulfoniques et leurs sels ; Les acides hydroxycarboxyliques et leurs sels ; Les dérivés d’acides hydroxycarboxyliques et leurs sels ; D’autres matériaux tels que : 150

Accélération du CEM III A o Les matériaux inorganiques comme les sels de zinc, les borates, les phosphates, les chlorides ; o Les amines et leurs dérivés ; o Les carbohydrates, les polysaccharides et les acides de sucre ; o Certains composés polymériques comme les éthers cellulosiques, les dérivés de mélamine, de naphtalène, les silicones et les hydrocarbones sulfonatés. Tous ces produits peuvent être utilisés seuls ou en combinaison. 4.1.1.1 Les principaux retardateurs des ciments Portland Les lignosulfonates, obtenus lors de la fabrication de la pâte à papier à partir du bois, sont des molécules très complexes : polymère d’une unité de phénylpropane avec un hydroxyle (OH), un methoxyle (OCH 3 ), un phényle (C 6 H 5 ) et un acide sulfonique (SO 3 H). Les sels de lignosulfonates, utilisés aussi comme retardateurs, sont obtenus en remplaçant l’hydrogène dans le groupe sulfonique par un cation métallique ou un cation d’ammonium. Les sels de calcium et de sodium sont les plus utilisés [ 74 ]. Les acides hydroxycarboxyliques ont, comme leur nom l’indique, plusieurs groupes hydroxyles (OH) et en plus, un ou deux groupes terminaux d’acide carboxylique (COOH) attachés à une chaîne de carbone relativement courte. Il faut noter que, comme la longueur de la chaîne de carbone augmente, l’effet retard aussi. Les sels associés aux acides hydroxycarboxyliques sont généralement les sels de sodium (par exemple le citrate trisodique), mais aussi les sels de potassium (le tartrate de potassium) [ 74 ]. Les carbohydrates comprennent des composés naturels (glucose, sucrose, dont la formule générale est C n H 2n O n ) ou des polymères hydroxylatés obtenus par une hydrolyse partielle des polysaccharides (le gluconate de sodium). Les phosphonates sont des structures du type : Où R est un alkyl (C n H 2n+1 ) Les phosphonates (ou acides phosphoniques) les plus utilisés sont l’ATMP (acide amino tri méthyl phosphonique), l’HEDP (acide 1-hydroxy ethylène-1,1-diphosphonique) et le DTPMP (acide diéthylène tri amine penta méthylène phosphonique). Sous forme de sel, l’amino alkyl phosphonate de sodium est utilisé [ 74 ]. O || R 1 O – P – R 3 | OR 2 151

<strong>Accélération</strong> <strong>du</strong> CEM III A<br />

o Les matéri<strong>au</strong>x inorganiques comme les sels <strong>de</strong> zinc, les borates, les phosphates, les<br />

chlori<strong>de</strong>s ;<br />

o Les amines et leurs dérivés ;<br />

o Les carbohydrates, les polysacchari<strong>de</strong>s et les aci<strong>de</strong>s <strong>de</strong> sucre ;<br />

o Certains composés polymériques comme les éthers cellulosiques, les dérivés <strong>de</strong> mélamine,<br />

<strong>de</strong> naphtalène, les silicones et les hydrocarbones <strong>sulfo</strong>natés.<br />

Tous ces pro<strong>du</strong>its peuvent être utilisés seuls ou en combinaison.<br />

4.1.1.1 Les princip<strong>au</strong>x retardateurs <strong>de</strong>s <strong>ciment</strong>s Portland<br />

Les ligno<strong>sulfo</strong>nates, obtenus lors <strong>de</strong> la fabrication <strong>de</strong> la pâte à papier à <strong>par</strong>tir <strong>du</strong> bois, sont <strong>de</strong>s<br />

molécules très complexes : polymère d’une unité <strong>de</strong> phénylpropane avec un hydroxyle (OH), un<br />

methoxyle (OCH 3 ), un phényle (C 6 H 5 ) et un aci<strong>de</strong> <strong>sulfo</strong>nique (SO 3 H). Les sels <strong>de</strong> ligno<strong>sulfo</strong>nates,<br />

utilisés <strong>au</strong>ssi comme retardateurs, sont obtenus en remplaçant l’hydrogène dans le groupe<br />

<strong>sulfo</strong>nique <strong>par</strong> un cation métallique ou un cation d’ammonium. Les sels <strong>de</strong> calcium et <strong>de</strong> sodium<br />

sont les plus utilisés [ 74 ].<br />

Les aci<strong>de</strong>s hydroxycarboxyliques ont, comme leur nom l’indique, plusieurs groupes<br />

hydroxyles (OH) et en plus, un ou <strong>de</strong>ux groupes termin<strong>au</strong>x d’aci<strong>de</strong> carboxylique (COOH) attachés à<br />

une chaîne <strong>de</strong> carbone relativement courte. Il f<strong>au</strong>t noter que, comme la longueur <strong>de</strong> la chaîne <strong>de</strong><br />

carbone <strong>au</strong>gmente, l’effet retard <strong>au</strong>ssi. Les sels associés <strong>au</strong>x aci<strong>de</strong>s hydroxycarboxyliques sont<br />

généralement les sels <strong>de</strong> sodium (<strong>par</strong> exemple le citrate trisodique), mais <strong>au</strong>ssi les sels <strong>de</strong> potassium<br />

(le tartrate <strong>de</strong> potassium) [ 74 ].<br />

Les carbohydrates comprennent <strong>de</strong>s composés naturels (glucose, sucrose, dont la formule<br />

générale est C n H 2n O n ) ou <strong>de</strong>s polymères hydroxylatés obtenus <strong>par</strong> une hydrolyse <strong>par</strong>tielle <strong>de</strong>s<br />

polysacchari<strong>de</strong>s (le gluconate <strong>de</strong> sodium).<br />

Les phosphonates sont <strong>de</strong>s structures <strong>du</strong> type :<br />

Où R est un alkyl (C n H 2n+1 )<br />

Les phosphonates (ou aci<strong>de</strong>s phosphoniques) les plus utilisés sont l’ATMP (aci<strong>de</strong> amino tri<br />

méthyl phosphonique), l’HEDP (aci<strong>de</strong> 1-hydroxy ethylène-1,1-diphosphonique) et le DTPMP (aci<strong>de</strong><br />

diéthylène tri amine penta méthylène phosphonique). Sous forme <strong>de</strong> sel, l’amino alkyl phosphonate<br />

<strong>de</strong> sodium est utilisé [ 74 ].<br />

O<br />

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R 1 O – P – R 3<br />

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