Accélération de ciment au laitier par du ciment sulfo-alumineux
Accélération de ciment au laitier par du ciment sulfo-alumineux Accélération de ciment au laitier par du ciment sulfo-alumineux
Accélération du CEM L Tableau 49 : Caractéristiques poreuses des mortiers 60% CEM L / 40% CTS 0 et 60% CEM L / 40% CTS 15 Echéances [jours] Facteur poreux [%] 100% CEM L 60% CEM L / 40% CTS 0 60% CEM L / 40% CTS 15 Rayon moyen [µm] Facteur poreux [%] Rayon moyen [µm] Facteur poreux [%] Rayon moyen [µm] 28 19,99 0,498 20,59 0,125 20,67 0,112 365 14,71 0,0957 16,77 0,0368 18,85 0,0673 4.4 Conclusions L’objectif, en substituant une partie du CEM L par du ciment sulfoalumineux, est d’accélérer la montée en résistance du CEM L. Les performances mécaniques à 24 heures et 48 heures sont nettement améliorées avec les mortiers réalisés avec les mélanges 60% CEM L / 40% CTS 0 et 60% CEM L / 40% CTS 15 (Rc 24h multipliée par 3) grâce à la formation d’ettringite dès les premiers instants. A court terme, le gain de résistance peut être attribué principalement à l'hydratation de la partie sulfoalumineuse des mélanges car l'activation du laitier est faible (comprise entre 2 et 11% à 48 heures). En général, l’utilisation d’un liant ettringitique comme accélérateur entraîne une perte de maniabilité [ 3 ], l’ettringite étant colloïdale et absorbant de grandes quantités d’eau. Dans cette étude, quel que soit le type de ciment sulfoalumineux introduit dans les mélanges CEM L / CSA, le maintien de maniabilité est supérieur à une heure. En effet, la faible demande en eau du CEM L permet de garder une quantité suffisante d'eau au sein du mélange pour maintenir la maniabilité et hydrater le ciment sulfoalumineux. Le deuxième objectif est d’améliorer les performances mécaniques du CEM L à moyen terme et à long terme par une activation sulfatique du laitier en utilisant les sulfates du ciment sulfoalumineux. Or avec des dosages en gypse supérieurs ou égaux à 30% dans le ciment sulfoalumineux, les éprouvettes 4x4x16 cm de mortier fissurent après 24 heures d’immersion : le gypse et la yeelimite n’étant pas totalement consommés à 48 heures, leur hydratation différée dans une matrice rigide provoque, par la formation d’ettringite secondaire, la fissuration des éprouvettes. L'anhydrite du CEM L et le gypse recristallisé GR du ciment sulfoalumineux n'ont pas le même taux de dissolution. Il est donc nécessaire de limiter l'apport en sulfates de calcium : seules les éprouvettes dont le liant est le 60% CEM L / 40% CTS 0 et le 60% CEM L / 40% CTS 15, c'està-dire avec un dosage en gypse inférieur à 30%, conservent leur intégrité dans le temps. Mais la faible proportion de sulfates de calcium ne favorise pas l’activation du laitier et ne permet pas d’augmenter les résistances aux longues échéances. 222
Accélération du CEM L 5 Combinaison des deux types d’activation précédents avec un mélange ternaire CEM L / CSA / CEM I super blanc Le clinker Portland est un activateur du laitier : en s’hydratant, il libère de la chaux qui va activer le laitier. Or non seulement cette activation est lente : elle ne prend effet qu’à partir de 7 jours, mais en plus à 24 et 48 heures, les résistances sont bloquées : les résistances du mortier réalisé avec le mélange 60% CEM L / 40% CEM I super blanc sont inférieures à celles du mortier réalisé avec le CEM L (paragraphe 3). L’accélération du CEM L a été obtenue en substituant une partie de CEM L par du ciment sulfoalumineux à faible dosage en gypse (de 0 à 15%). Dans ce cas, les performances mécaniques sont nettement améliorées à court terme (résistances à la compression multipliées par 3), mais le gain de résistance est faible par rapport au 100% CEM L à moyen et long terme (gain d’environ 10%) (paragraphe 4). Nous allons étudier une combinaison des deux modes d’activation en introduisant du CEM I super blanc dans le mélange 60% CEM L / 40% CTS 15. Le but de ce mélange ternaire est : - d’accélérer les résistances à court terme, avec l’hydratation du ciment sulfoalumineux, - d’activer le laitier à moyen terme et long terme grâce à une activation calcique (avec la portlandite libérée par l’hydratation du CEM I super blanc) voire une activation calcio-sulfatique si le gypse du ciment sulfoalumineux et l’anhydrite du CEM L ne sont pas entièrement consommés par l’hydratation du clinker sulfoalumineux à court terme. Il existe deux façons pour introduire le CEM I super blanc : la première manière consiste à fixer le dosage de CEM L à 60% et à remplacer une partie du CTS 15 par du CEM I super blanc (paragraphe 5.1). Dans ce cas, la formulation est : - 60% CEM L - 40% (x% CTS 15 + (100-x)% CEM I super blanc) La seconde possibilité consiste à remplacer une partie du CEM L par du CEM I super blanc afin de réaliser un CEM III A, B ou C (chapitre 3). Ces mélanges, que nous étudierons dans le paragraphe 5.2, ont pour formulation : - 60% (x% CEM L + (100-x) % CEM I super blanc) - 40% CTS 15 223
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<strong>Accélération</strong> <strong>du</strong> CEM L<br />
Table<strong>au</strong> 49 : Caractéristiques poreuses <strong>de</strong>s mortiers 60% CEM L / 40% CTS 0 et 60% CEM L / 40% CTS 15<br />
Echéances<br />
[jours]<br />
Facteur poreux<br />
[%]<br />
100% CEM L 60% CEM L / 40% CTS 0 60% CEM L / 40% CTS 15<br />
Rayon moyen<br />
[µm]<br />
Facteur poreux<br />
[%]<br />
Rayon moyen<br />
[µm]<br />
Facteur poreux<br />
[%]<br />
Rayon moyen<br />
[µm]<br />
28 19,99 0,498 20,59 0,125 20,67 0,112<br />
365 14,71 0,0957 16,77 0,0368 18,85 0,0673<br />
4.4 Conclusions<br />
L’objectif, en substituant une <strong>par</strong>tie <strong>du</strong> CEM L <strong>par</strong> <strong>du</strong> <strong>ciment</strong> <strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong>, est d’accélérer<br />
la montée en résistance <strong>du</strong> CEM L. Les performances mécaniques à 24 heures et 48 heures sont<br />
nettement améliorées avec les mortiers réalisés avec les mélanges 60% CEM L / 40% CTS 0 et 60%<br />
CEM L / 40% CTS 15 (Rc 24h multipliée <strong>par</strong> 3) grâce à la formation d’ettringite dès les premiers<br />
instants. A court terme, le gain <strong>de</strong> résistance peut être attribué principalement à l'hydratation <strong>de</strong> la<br />
<strong>par</strong>tie <strong>sulfo</strong>alumineuse <strong>de</strong>s mélanges car l'activation <strong>du</strong> <strong>laitier</strong> est faible (comprise entre 2 et 11% à<br />
48 heures).<br />
En général, l’utilisation d’un liant ettringitique comme accélérateur entraîne une perte <strong>de</strong><br />
maniabilité [ 3 ], l’ettringite étant colloïdale et absorbant <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>s quantités d’e<strong>au</strong>. Dans cette<br />
étu<strong>de</strong>, quel que soit le type <strong>de</strong> <strong>ciment</strong> <strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong> intro<strong>du</strong>it dans les mélanges CEM L / CSA, le<br />
maintien <strong>de</strong> maniabilité est supérieur à une heure. En effet, la faible <strong>de</strong>man<strong>de</strong> en e<strong>au</strong> <strong>du</strong> CEM L<br />
permet <strong>de</strong> gar<strong>de</strong>r une quantité suffisante d'e<strong>au</strong> <strong>au</strong> sein <strong>du</strong> mélange pour maintenir la maniabilité et<br />
hydrater le <strong>ciment</strong> <strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong>.<br />
Le <strong>de</strong>uxième objectif est d’améliorer les performances mécaniques <strong>du</strong> CEM L à moyen terme<br />
et à long terme <strong>par</strong> une activation sulfatique <strong>du</strong> <strong>laitier</strong> en utilisant les sulfates <strong>du</strong> <strong>ciment</strong><br />
<strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong>. Or avec <strong>de</strong>s dosages en gypse supérieurs ou ég<strong>au</strong>x à 30% dans le <strong>ciment</strong><br />
<strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong>, les éprouvettes 4x4x16 cm <strong>de</strong> mortier fissurent après 24 heures d’immersion : le<br />
gypse et la yeelimite n’étant pas totalement consommés à 48 heures, leur hydratation différée dans<br />
une matrice rigi<strong>de</strong> provoque, <strong>par</strong> la formation d’ettringite secondaire, la fissuration <strong>de</strong>s éprouvettes.<br />
L'anhydrite <strong>du</strong> CEM L et le gypse recristallisé GR <strong>du</strong> <strong>ciment</strong> <strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong> n'ont pas le<br />
même t<strong>au</strong>x <strong>de</strong> dissolution. Il est donc nécessaire <strong>de</strong> limiter l'apport en sulfates <strong>de</strong> calcium : seules<br />
les éprouvettes dont le liant est le 60% CEM L / 40% CTS 0 et le 60% CEM L / 40% CTS 15, c'està-dire<br />
avec un dosage en gypse inférieur à 30%, conservent leur intégrité dans le temps. Mais la<br />
faible proportion <strong>de</strong> sulfates <strong>de</strong> calcium ne favorise pas l’activation <strong>du</strong> <strong>laitier</strong> et ne permet pas<br />
d’<strong>au</strong>gmenter les résistances <strong>au</strong>x longues échéances.<br />
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