Accélération de ciment au laitier par du ciment sulfo-alumineux

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Accélération du CEM L Figure 146 : Résistance à la compression à 24 heures et 48 heures des mélanges 60% CEM L / 40% CSA Chaleur d'hydratation [J/g] 4.2.2 Calorimétrie semi adiabatique Quel que soit le dosage en gypse des mélanges 60% CEM L / 40% CSA, la température maximale est atteinte entre 5 et 6 heures. Plus le dosage en gypse diminue, plus le dégagement de chaleur est important (Figure 147 a)), et les résistances à 24 heures sont d’autant plus importantes que la chaleur d'hydratation est importante (Figure 147 b)). Le dégagement de chaleur est fonction des réactions d’hydratation en cours : pour les mortiers réalisés avec les mélanges CEM L / CSA, la partie sulfoalumineuse s’hydrate dans les premières heures et provoque un fort dégagement de chaleur s’accompagnant d’une forte résistance. Entre 5 et 50 heures, le dégagement de chaleur du mortier réalisé avec le CEM L augmente fortement (ΔQ 5-50h 100%CEM L = 100 J/g) alors que pour tous les mortiers réalisés avec les mélanges CEM L / CSA, la quantité de chaleur dégagée est faible (ΔQ 5-50h max = 40 J/g). Pour ces derniers, le faible dégagement de chaleur indique qu'il y a un blocage de l'hydratation du CEM L. 300 250 200 150 100 50 a) 60% CEM L / 40% CTS 0 60% CEM L / 40% CTS 15 60% CEM L / 40% CTS 30 60% CEM L / 40% CTS 40 60% CEM L / 40% CTS 50 60% CEM L / 40% CTS 60 100% CEM L Temps [heures] 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 300 250 200 150 100 50 Chaleur d'hydratation à 24 heures [J/g] y = 6,9851x + 121,88 R 2 = 0,9425 Résistance en compression à 24 heures [MPa] 0 0 5 10 15 20 25 Figure 147 : a) Courbes de calorimétrie des mélanges 60% CEM L / 40% CSA b) Courbe de corrélation Chaleur dégagée à 24h – Résistance en compression à 24h b) 4.2.3 Microstructure des deux mélanges optimum à court terme Mélange 60% CEM L / 40% CTS 0 Dès 24 heures, la quantité d’ettringite formée est très importante (Figure 148 : pic à 2.θ = 9,2° et Figure 149 : pic à 147°C). Elle est le produit de l’hydratation du clinker sulfoalumineux comme l’indique la diminution du pic principal de la yeelimite à 2.θ = 23,75° (Δ DRX = -240 coups). Or, la quantité de sulfates de calcium disponible est faible : le gypse, en quantité négligeable dans le mélange anhydre, est totalement consommé à 24 heures (Δ DRX = -45 coups), l’anhydrite, en quantité 204

Accélération du CEM L plus importante dans le mélange anhydre est faiblement consommée dans les premières 24 heures. Suivant Odler [ 42 ], si la quantité de gypse est réduite, l’hydratation de la yeelimite donne une combinaison d’ettringite, de monosulfoaluminate et de gibbsite suivant l’équation 3.7 : 2 C 4 A 3 S + 2 C S H 2 + 34 H C 6 A S 3 H 32 + C 4 A S H 12 + 4 AH 3 . La présence de monosulfoaluminate (AFm) et de gibbsite est mise en évidence sur les diagrammes ATD par les épaulements aux températures respectives de 185 et 274°C (Figure 149). Entre 24 et 48 heures, un blocage des réactions d'hydratation a lieu (Figure 149 : superposition des courbes ATD-ATG) tant pour les phases anhydres du ciment sulfoalumineux (pas de consommation de yeelimite) que pour le CEM L : la quantité d'anhydrite est stable et de ce fait l'activation du laitier est négligeable (diminution de l'aire sous les pics du laitier en ATD de 2% seulement). Cette évolution est en relation directe avec la cinétique de montée en résistance : une très forte résistance à 24 heures mais pas de gain entre 24 et 48 heures. 48 h Gypse Yeelimite 190 c Anhydrite 100 c A 48 h Ettringite 150 c 48 h Gypse A : Ettringite 24 h 175 c 100 c A 24 h 140 c 24 h 415 c 235 c anhydre 45 c anhydre 45 c anhydre 11 11,5 12 11 11,5 12 23 24 25 26 8,5 9 9,5 2-Théta-Scale [°] 2-Théta-Scale [°] 2-Théta-Scale [°] 2-Théta-Scale [°] Figure 148 : Spectres DRX à court terme du mélange 60% CEM L / 40% CTS 0 Figure 149 : Diagrammes ATD-ATG à court terme du mélange 60% CEM L / 40% CTS 0 205

<strong>Accélération</strong> <strong>du</strong> CEM L<br />

plus importante dans le mélange anhydre est faiblement consommée dans les premières 24 heures.<br />

Suivant Odler [ 42 ], si la quantité <strong>de</strong> gypse est ré<strong>du</strong>ite, l’hydratation <strong>de</strong> la yeelimite donne une<br />

combinaison d’ettringite, <strong>de</strong> mono<strong>sulfo</strong>aluminate et <strong>de</strong> gibbsite suivant l’équation 3.7 :<br />

2 C 4<br />

A 3<br />

S + 2 C S H 2 + 34 H C 6 A S 3 H 32 + C 4 A S H 12 + 4 AH 3 .<br />

La présence <strong>de</strong> mono<strong>sulfo</strong>aluminate (AFm) et <strong>de</strong> gibbsite est mise en évi<strong>de</strong>nce sur les diagrammes<br />

ATD <strong>par</strong> les ép<strong>au</strong>lements <strong>au</strong>x températures respectives <strong>de</strong> 185 et 274°C (Figure 149).<br />

Entre 24 et 48 heures, un blocage <strong>de</strong>s réactions d'hydratation a lieu (Figure 149 : superposition<br />

<strong>de</strong>s courbes ATD-ATG) tant pour les phases anhydres <strong>du</strong> <strong>ciment</strong> <strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong> (pas <strong>de</strong><br />

consommation <strong>de</strong> yeelimite) que pour le CEM L : la quantité d'anhydrite est stable et <strong>de</strong> ce fait<br />

l'activation <strong>du</strong> <strong>laitier</strong> est négligeable (diminution <strong>de</strong> l'aire sous les pics <strong>du</strong> <strong>laitier</strong> en ATD <strong>de</strong> 2%<br />

seulement). Cette évolution est en relation directe avec la cinétique <strong>de</strong> montée en résistance : une<br />

très forte résistance à 24 heures mais pas <strong>de</strong> gain entre 24 et 48 heures.<br />

48 h<br />

Gypse<br />

Yeelimite<br />

190 c Anhydrite<br />

100 c A<br />

48 h<br />

Ettringite<br />

150 c<br />

48 h<br />

Gypse<br />

A : Ettringite<br />

24 h<br />

175 c<br />

100 c<br />

A<br />

24 h<br />

140 c<br />

24 h<br />

415 c<br />

235 c<br />

anhydre 45 c<br />

anhydre 45 c<br />

anhydre<br />

11 11,5 12<br />

11 11,5 12 23 24 25 26 8,5 9 9,5 2-Théta-Scale [°]<br />

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Figure 148 : Spectres DRX à court terme <strong>du</strong> mélange 60% CEM L / 40% CTS 0<br />

Figure 149 : Diagrammes ATD-ATG à court terme <strong>du</strong> mélange 60% CEM L / 40% CTS 0<br />

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