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
Etude bibliographique associé à la teneur faible en alumine Al 2 O 3 et/ou à la teneur en magnésie MgO et en oxyde de manganèse MnO 2 dans le laitier. Le taux de dégagement de chaleur est faible, ce qui permet une utilisation facilitée dans la construction d’ouvrages massifs. En ce qui concerne le comportement mécanique, la Figure 5 indique que le développement des résistances des ciments au laitier est plus bas que celui du ciment Portland ordinaire. La chute des résistances est d’autant plus grande que la teneur en laitier est importante. Cela est dû à la taille supérieure à 70 μm des cristaux de bélite dans le laitier et à leur structure caractérisée par des groupes de cristaux en forme de doigt, pas bien formés autour des cristaux. Résistance en compression [MPa] Référence 15% laitier 30% laitier 45% laitier Age [jours] Figure 5 : Montée en résistance des mortiers à base de laitier d’aciérie et de ciment Portland ordinaire [ 11 ] L’analyse en diffraction des rayons X (Figure 6) révèle que les principaux produits d’hydratation sont les C-S-H, la portlandite et l’ettringite et qu’il reste de l’alite et de la bélite non hydratés dont les pics diminuent particulièrement après 90 jours. Intensité [Coups] Figure 6 : Spectres DRX du mélange 15% laitier d’aciérie / Ciment Portland ordinaire hydraté à différentes échéances [ 11 ] 2.θ 30
Etude bibliographique L’analyse thermogravimétrique couplée à l’analyse thermique différentielle confirment la présence des hydrates cités ci-dessus. Sur la courbe TG (Figure 7 a)), la perte de masse vers 130°C représente la déshydratation de l’ettringite, la perte de masse vers 405°C correspond à la décomposition de la portlandite et la perte de masse entre 650 et 750°C est caractéristique de la déshydratation des C-S-H. La Figure 7 b) indique que la quantité d’eau non évaporable (N.E.W.) augmente au cours du temps avec un palier entre 48 heures et 28 jours. Perte de masse [%] Quantité d’eau non évaporable [%] a) b) Temps de cure [jours] Température [°C] Figure 7 : Evolutions au cours du temps a) de la perte de masse ; b) de la quantité d’eau non évaporable [ 11 ] 2.3 Hydratation des laitiers vitrifiés 2.3.1 Processus d’hydratation Le laitier vitrifié n’a pas de propriétés hydrauliques s’il est en contact avec l’eau seulement à cause de la formation d’une couche acide peu pénétrable à la surface du grain. Cette couche inhibe la pénétration de l’eau au sein du grain et empêche de ce fait la dissolution des ions et l’hydratation [ 6 ]. En présence d’eau alcalinisée, le laitier vitrifié peut faire prise [ 12 ]. Le rôle de l’agent activant est de rendre le milieu basique (pH supérieur ou égal à 12) pour permettre la dissolution de la couche acide et accélérer la dissolution du laitier (aluminium, silice, calcium). La concentration de ces composants augmente dans la solution, ce qui entraîne leur précipitation et la formation d’hydrates stables. Comme ils précipitent, la diminution de la concentration autorise la dissolution d’une nouvelle quantité de constituants. Ce cycle [dissolution - augmentation de la concentration - précipitation - chute de la concentration] est répété et conduit à la formation de la structure de la pâte. 31
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Etu<strong>de</strong> bibliographique<br />
L’analyse thermogravimétrique couplée à l’analyse thermique différentielle confirment la<br />
présence <strong>de</strong>s hydrates cités ci-<strong>de</strong>ssus. Sur la courbe TG (Figure 7 a)), la perte <strong>de</strong> masse vers 130°C<br />
représente la déshydratation <strong>de</strong> l’ettringite, la perte <strong>de</strong> masse vers 405°C correspond à la<br />
décomposition <strong>de</strong> la portlandite et la perte <strong>de</strong> masse entre 650 et 750°C est caractéristique <strong>de</strong> la<br />
déshydratation <strong>de</strong>s C-S-H. La Figure 7 b) indique que la quantité d’e<strong>au</strong> non évaporable (N.E.W.)<br />
<strong>au</strong>gmente <strong>au</strong> cours <strong>du</strong> temps avec un palier entre 48 heures et 28 jours.<br />
Perte <strong>de</strong> masse [%]<br />
Quantité d’e<strong>au</strong> non évaporable [%]<br />
a) b) Temps <strong>de</strong> cure [jours]<br />
Température [°C]<br />
Figure 7 : Evolutions <strong>au</strong> cours <strong>du</strong> temps<br />
a) <strong>de</strong> la perte <strong>de</strong> masse ; b) <strong>de</strong> la quantité d’e<strong>au</strong> non évaporable [ 11 ]<br />
2.3 Hydratation <strong>de</strong>s <strong>laitier</strong>s vitrifiés<br />
2.3.1 Processus d’hydratation<br />
Le <strong>laitier</strong> vitrifié n’a pas <strong>de</strong> propriétés hydr<strong>au</strong>liques s’il est en contact avec l’e<strong>au</strong> seulement à<br />
c<strong>au</strong>se <strong>de</strong> la formation d’une couche aci<strong>de</strong> peu pénétrable à la surface <strong>du</strong> grain. Cette couche inhibe<br />
la pénétration <strong>de</strong> l’e<strong>au</strong> <strong>au</strong> sein <strong>du</strong> grain et empêche <strong>de</strong> ce fait la dissolution <strong>de</strong>s ions et l’hydratation<br />
[ 6 ]. En présence d’e<strong>au</strong> alcalinisée, le <strong>laitier</strong> vitrifié peut faire prise [ 12 ]. Le rôle <strong>de</strong> l’agent<br />
activant est <strong>de</strong> rendre le milieu basique (pH supérieur ou égal à 12) pour permettre la dissolution <strong>de</strong><br />
la couche aci<strong>de</strong> et accélérer la dissolution <strong>du</strong> <strong>laitier</strong> (aluminium, silice, calcium). La concentration<br />
<strong>de</strong> ces composants <strong>au</strong>gmente dans la solution, ce qui entraîne leur précipitation et la formation<br />
d’hydrates stables. Comme ils précipitent, la diminution <strong>de</strong> la concentration <strong>au</strong>torise la dissolution<br />
d’une nouvelle quantité <strong>de</strong> constituants. Ce cycle [dissolution - <strong>au</strong>gmentation <strong>de</strong> la concentration -<br />
précipitation - chute <strong>de</strong> la concentration] est répété et con<strong>du</strong>it à la formation <strong>de</strong> la structure <strong>de</strong> la<br />
pâte.<br />
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