Apports de la rhéométrie dynamique et du couplage rhéométrie-microcalorimétrie pour l'étude de la cohésion des pâtes de ciment

Sandrine Garrault (1) , Maciej Zacak (1) , H. Minard (1) , André Nonat (1)

1 ICB - Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne

Le passage de la pâte de ciment d'un matériau mou à un solide dur se produit en plusieurs étapes successives. Tout d'abord, les grains anhydres coagulent pour former une structure connectée, puis, les hydrosilicates de calcium (noté C-S-H) qui sont les principaux produits d'hydratation du ciment précipitent sur la surface des grains en particulier aux points de contact préalablement formés et vont ainsi former la phase percolante de la matrice cimentaire. Ces hydrosilicates, particules nanométriques, renforcent la structure en augmentant la surface de contact entre les grains. La cohésion de la pâte de ciment augmente alors avec la quantité d'hydrates formée. Une fois que les hydrosilicates de calcium forment une couche continue dense autour des grains anhydres, l'hydratation est limitée par la diffusion des réactifs à travers cette couche, les C-S-H continuent à se former et vont alors combler la porosité de la matrice. La rhéolométrie en mode dynamique permet de suivre, à travers l'augmentation du module élastique, l'évolution de la cohésion, au cours du temps, au jeune âge et de parfaitement distinguer les périodes de coagulation et de renforcement de la structure par les C-S-H. La représentation de l'évolution du module élastique de la pâte de ciment en fonction du taux de C-S-H formé, obtenu par microcalorimétrie isotherme, permet de mettre en évidence les deux régimes successifs que sont la formation de la couche dense de C-S-H puis le comblement de la porosité résultante. Il est donc ainsi possible d'évaluer l'influence de différents paramètres sur la coagulation des particules anhydres et sur la cohésion par les C-S-H de la structure coagulée. On peut citer parmi ces paramètres : la présence d'autres constituants du ciment (aluminate tricalcique, gypse...), la présence d'électrolytes dans la solution d'hydratation, la température.

Domaines: Matériaux

Sandrine Garrault, Maciej Zacak, H. Minard, André Nonat. Apports de la rhéométrie dynamique et du couplage rhéométrie-microcalorimétrie pour l'étude de la cohésion des pâtes de ciment. 43 eme colloque Annuel du Groupe Francais de Rhéologie, Oct 2008, Palaiseau, France. pp.119-122. ⟨hal-00452423⟩