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 et d’épaisseur entre 0,5 et 2 μm : Figure 40 (B)). En conclusion, l’ajout de chaux ne donne pas de cristaux longs d’ettringite mais une ettringite colloïdale. Figure 40 : Observations au MEB de pâtes de yeelimite et gypse hydratées à (A) : 24 h AVEC chaux ; (B) : 24 h SANS chaux [ 3 ] Or les substances colloïdales, comme l’ettringite ou certains gels de silicates alcalins, à cause de leur haute surface spécifique et de certains paramètres de leur structure cristalline interne, peuvent absorber de grandes quantités d’eau, provoquant ainsi du gonflement sous des conditions non bloquées et des contraintes internes sous blocage. La formation d’ettringite demande beaucoup d’eau, ce qui provoque une perte rapide de maniabilité des bétons à base de ciment de type K pendant la première demi-heure en comparaison avec les ciments Portland ordinaires. Pour un maintien de maniabilité équivalent, 10 à 15% d’eau supplémentaire sont nécessaires pour les ciments de type K. 3.3 Utilisation des ciments sulfoalumineux Les ciments sulfoalumineux sont apparus en Chine, où ils ont été produits industriellement dans les années 1970. Ils ont été mis au point par le CBMA (China Building Materials Academy) à partir de matières premières nobles (carbonate de calcium, gypse naturel et bauxite) et ont principalement été utilisés dans la production de tuyaux en béton autocontraints [ 60 ]. Aujourd’hui leur application s'est diversifiée : les propriétés des ciments sulfoalumineux sont globalement meilleures que celles des ciments Portland et permettent une utilisation dans une large gamme de construction. Un durcissement rapide et des résistances à court terme très élevées, 74
Etude bibliographique grâce à la formation rapide d'ettringite non expansive, qui se développe sous forme de cristaux relativement larges [ 61 ], permet une utilisation des ciments sulfoalumineux dans la préfabrication. Cela limite le recours à l'étuvage qui est un moyen coûteux et polluant. Citons à titre d'exemple l'utilisation de ciment sulfoalumineux dans la construction de la tour "Shenyang Long Distance Telecommunication Hub", de 103 mètres de hauteur à Shenyang [ 60 ]. Un temps de prise très court, dû à l'hydratation rapide de la yeelimite, peut parfois poser des problèmes de maniabilité sur les chantiers de construction. Des études récentes ont été réalisées afin d'augmenter le temps de prise, entre 2 heures et 10 heures, et selon les besoins, de maintenir la plasticité pendant deux à trois heures [ 60 ]. Pour cela, des agents dispersants, choisis parmi les polynaphtalènes sulfonates, les polymélamines sulfonates, les acides hydroxycarboxyliques, les acides (poly)-acryliques, leurs dérivés et leurs sels correspondants, les dérivés de l'acide phosphonique, ainsi que leurs mélanges, peuvent être utilisés comme retardateurs prise et/ou de durcissement [ 62 ]. Il est courant d’utiliser des acides carboxyliques comme l’acide citrique, l’acide tartrique ou leurs sels associés mais leur dosage, important pour être efficace, retarde la prise mais aussi la montée en résistance. Pour résoudre ce problème de baisse de résistance, W. Hanley & al. [ 63 ] combinent un acide carboxylique avec d’autres additifs tels qu’un acide phosphono alkyl carboxylique ou son sel de sodium ou de potassium. Une chaleur d'hydratation excessive, provoquée par l'hydratation très rapide de la yeelimite, peut causer des dommages si elle n'est pas maîtrisée. Mais cette propriété présente un avantage dans la construction à basse température. Pour des températures de bétonnage inférieures à 0°C, l'utilisation d'adjuvants permet d'une part de maintenir le béton maniable le temps nécessaire et d'autre part de protéger ce béton du gel jusqu'à la prise. Au-delà, l'élévation de température interne confère une auto-protection du béton vis-à-vis du gel (exemple de la construction de la tour citée ci-dessus par -20°C sans attaque de gel en utilisant de l'eau et du sable chauffés et en couvrant les coffrages avec de la paille) [ 60 ]. Une augmentation continue de la résistance et du module d'élasticité, permet l'utilisation des ciments sulfoalumineux dans la construction d'immeubles de grande hauteur, par exemple le "Liaoning Products Building", construit avec un béton C80 à base de ciment sulfoalumineux. La résistance, égale à 83 MPa en moyenne à 28 jours, s'est élevée jusqu'à 95 MPa à 75
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Etu<strong>de</strong> bibliographique<br />
grâce à la formation rapi<strong>de</strong> d'ettringite non expansive, qui se développe sous forme <strong>de</strong> crist<strong>au</strong>x<br />
relativement larges [ 61 ], permet une utilisation <strong>de</strong>s <strong>ciment</strong>s <strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong> dans la préfabrication.<br />
Cela limite le recours à l'étuvage qui est un moyen coûteux et polluant. Citons à titre d'exemple<br />
l'utilisation <strong>de</strong> <strong>ciment</strong> <strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong> dans la construction <strong>de</strong> la tour "Shenyang Long Distance<br />
Telecommunication Hub", <strong>de</strong> 103 mètres <strong>de</strong> h<strong>au</strong>teur à Shenyang [ 60 ].<br />
Un temps <strong>de</strong> prise très court,<br />
dû à l'hydratation rapi<strong>de</strong> <strong>de</strong> la yeelimite, peut <strong>par</strong>fois poser <strong>de</strong>s problèmes <strong>de</strong> maniabilité sur<br />
les chantiers <strong>de</strong> construction. Des étu<strong>de</strong>s récentes ont été réalisées afin d'<strong>au</strong>gmenter le temps <strong>de</strong><br />
prise, entre 2 heures et 10 heures, et selon les besoins, <strong>de</strong> maintenir la plasticité pendant <strong>de</strong>ux à trois<br />
heures [ 60 ]. Pour cela, <strong>de</strong>s agents dispersants, choisis <strong>par</strong>mi les polynaphtalènes <strong>sulfo</strong>nates, les<br />
polymélamines <strong>sulfo</strong>nates, les aci<strong>de</strong>s hydroxycarboxyliques, les aci<strong>de</strong>s (poly)-acryliques, leurs<br />
dérivés et leurs sels correspondants, les dérivés <strong>de</strong> l'aci<strong>de</strong> phosphonique, ainsi que leurs mélanges,<br />
peuvent être utilisés comme retardateurs prise et/ou <strong>de</strong> <strong>du</strong>rcissement [ 62 ]. Il est courant d’utiliser<br />
<strong>de</strong>s aci<strong>de</strong>s carboxyliques comme l’aci<strong>de</strong> citrique, l’aci<strong>de</strong> tartrique ou leurs sels associés mais leur<br />
dosage, important pour être efficace, retar<strong>de</strong> la prise mais <strong>au</strong>ssi la montée en résistance. Pour<br />
résoudre ce problème <strong>de</strong> baisse <strong>de</strong> résistance, W. Hanley & al. [ 63 ] combinent un aci<strong>de</strong><br />
carboxylique avec d’<strong>au</strong>tres additifs tels qu’un aci<strong>de</strong> phosphono alkyl carboxylique ou son sel <strong>de</strong><br />
sodium ou <strong>de</strong> potassium.<br />
Une chaleur d'hydratation excessive,<br />
provoquée <strong>par</strong> l'hydratation très rapi<strong>de</strong> <strong>de</strong> la yeelimite, peut c<strong>au</strong>ser <strong>de</strong>s dommages si elle n'est<br />
pas maîtrisée. Mais cette propriété présente un avantage dans la construction à basse température.<br />
Pour <strong>de</strong>s températures <strong>de</strong> bétonnage inférieures à 0°C, l'utilisation d'adjuvants permet d'une <strong>par</strong>t <strong>de</strong><br />
maintenir le béton maniable le temps nécessaire et d'<strong>au</strong>tre <strong>par</strong>t <strong>de</strong> protéger ce béton <strong>du</strong> gel jusqu'à la<br />
prise. Au-<strong>de</strong>là, l'élévation <strong>de</strong> température interne confère une <strong>au</strong>to-protection <strong>du</strong> béton vis-à-vis <strong>du</strong><br />
gel (exemple <strong>de</strong> la construction <strong>de</strong> la tour citée ci-<strong>de</strong>ssus <strong>par</strong> -20°C sans attaque <strong>de</strong> gel en utilisant<br />
<strong>de</strong> l'e<strong>au</strong> et <strong>du</strong> sable ch<strong>au</strong>ffés et en couvrant les coffrages avec <strong>de</strong> la paille) [ 60 ].<br />
Une <strong>au</strong>gmentation continue <strong>de</strong> la résistance et <strong>du</strong> mo<strong>du</strong>le d'élasticité,<br />
permet l'utilisation <strong>de</strong>s <strong>ciment</strong>s <strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong> dans la construction d'immeubles <strong>de</strong> gran<strong>de</strong><br />
h<strong>au</strong>teur, <strong>par</strong> exemple le "Liaoning Pro<strong>du</strong>cts Building", construit avec un béton C80 à base <strong>de</strong> <strong>ciment</strong><br />
<strong>sulfo</strong><strong>alumineux</strong>. La résistance, égale à 83 MPa en moyenne à 28 jours, s'est élevée jusqu'à 95 MPa à<br />
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