Influence de la cinétique d'hydratation des phases aluminates en présence de sulfate de calcium sur celles des phases silicates (conséquences sur l'optimum de sulfatage des ciments)

摘要

Les propriétés mécaniques des ciments hydratés nécessitent d'être optimisées suivant la nature des ciments produits. Parmi les facteurs d'optimisation, l'ajout de sulfate de calcium destiné à réguler la réactivité de l aluminate tricalcique (C3A), en quantité et en qualité, dans le ciment est un paramètre primordial. Enjeu industriel majeur, cette notion d'Optimum de sulfatage mérite aujourd'hui du fait de l'avancement des connaissances sur les mécanismes d'hydratation de chacune des phases du ciment qu'une étude lui soit entièrement consacrée. La démarche adoptée pour répondre à cette problématique a été l étude de système simple que l on a compliqué petit à petit. L évolution de l hydratation du ciment, de la porosité et des propriétés mécaniques du ciment ont été déterminés à différentes échéances. Le premier système étudié était le mélange C3S/gypse, l'objectif était de déterminer s'il existait un effet optimal du sulfate de calcium sur l'hydratation et les résistances mécaniques du C3S tel que présenté dans la littérature [1]. Les résultats ont montré qu il n existait pas d optimum de sulfatage dans le système C3S/gypse mais qu il existait un effet spécifique du sulfate de calcium sur l hydratation et les propriétés mécaniques du C3S. L adsorption des sulfates à la surface des C-S-H serait à l origine de la modification du processus de germination croissance des C-S-H qui aurait pour conséquence l augmentation du degré d hydratation du C3S et des résistances en compression. Le deuxième système étudié était le clinker biphasique C3S/C3A cobroyé avec du semi-hydrate et avec du gypse. Un optimum de sulfatage a bien été observé, cet optimum se décale avec le temps vers les fortes teneurs en sulfate comme dans les cimenteries. L optimum de sulfatage a été constaté lorsque l hydratation du C3S, pendant la période accélérée, a lieu simultanément ou légèrement avant le pic exothermique dû à la forte dissolution du C3A et à la précipitation d Afm. Il a été montré que la présence d AFm pendant la période accélérée de l hydratation du C3S, serait à l origine de la modification observée de la microstructure de la pâte de ciment : la porosité augmente avec l ajout du sulfate de calcium mais l assemblage des hydrates est plus dense