Etude de la réactivité de six variétés de fines de silice en solution aqueuse basique et au cours de l'hydratation des constituants des ciments portland PDF Download
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Book Description
Alcali-réaction est un phénomène qui peut amener la destruction d'un ouvrage, et qui se produit entre les granulats plus ou moins réactifs d'un béton et la solution interstitielle basique.Lle but de ce travail est de comprendre les mécanismes chimiques qui interviennent dans la dissolution de la silice, et de trouver une formulation de béton pour l'emploi de six variétés de fines de silice : elles diffèrent principalement par leur ordre de cristallinite ; d'une silice amorphe a un quartz, leur granulométrie est inferieure a 50 m (ordre de grandeur du cheveu). La première partie concerne l'étude de la dissolution des silices dans une solution sodo-potassique 0,7 n, avec ou sans ajout de 10% de chaux. dans la phase liquide, la silice est d'autant plus dissoute que son caractère amorphe est grand, l'effet pessimum, ainsi qu'une diminution de ph sont observes. En présence de chaux, la concentration en silice diminue fortement, quel que soit le type de silice. Dans la phase solide, il se forme un gel d'autant plus riche en silice que la silice est soluble, de plus le gel s'enrichit au cours du temps en ions alcalins, particulièrement k +. En présence de chaux, ce gel est de type CSH. La seconde partie concerne l'étude du comportement de ces silices lors de l'hydratation des principaux constituants d'un ciment portland. L’hydratation a été suivie par diffraction des rayons x, analyses thermiques, microscopie électronique et résonance magnétique nucléaire du 2 9 SI. Les résultats obtenus montrent que l'hydratation de C 3S est accélérée par la présence de silice soluble. L'hydratation de C 3a dope a 2 ou 4% en sodium conduit à la formation de gehlenite hydratee lorsque la silice est soluble, et c 3ah 6 lorsque la silice est peu ou pas soluble. Dans le système c 3s-c 3a-gypse-silice la formation tardive d'ettringite est observée et expliquée. Le système plus complexe ciment-silice est étudié ; des conseils pour l'utilisation de ces fines sont alors donnés en conclusion.
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Alcali-réaction est un phénomène qui peut amener la destruction d'un ouvrage, et qui se produit entre les granulats plus ou moins réactifs d'un béton et la solution interstitielle basique.Lle but de ce travail est de comprendre les mécanismes chimiques qui interviennent dans la dissolution de la silice, et de trouver une formulation de béton pour l'emploi de six variétés de fines de silice : elles diffèrent principalement par leur ordre de cristallinite ; d'une silice amorphe a un quartz, leur granulométrie est inferieure a 50 m (ordre de grandeur du cheveu). La première partie concerne l'étude de la dissolution des silices dans une solution sodo-potassique 0,7 n, avec ou sans ajout de 10% de chaux. dans la phase liquide, la silice est d'autant plus dissoute que son caractère amorphe est grand, l'effet pessimum, ainsi qu'une diminution de ph sont observes. En présence de chaux, la concentration en silice diminue fortement, quel que soit le type de silice. Dans la phase solide, il se forme un gel d'autant plus riche en silice que la silice est soluble, de plus le gel s'enrichit au cours du temps en ions alcalins, particulièrement k +. En présence de chaux, ce gel est de type CSH. La seconde partie concerne l'étude du comportement de ces silices lors de l'hydratation des principaux constituants d'un ciment portland. L’hydratation a été suivie par diffraction des rayons x, analyses thermiques, microscopie électronique et résonance magnétique nucléaire du 2 9 SI. Les résultats obtenus montrent que l'hydratation de C 3S est accélérée par la présence de silice soluble. L'hydratation de C 3a dope a 2 ou 4% en sodium conduit à la formation de gehlenite hydratee lorsque la silice est soluble, et c 3ah 6 lorsque la silice est peu ou pas soluble. Dans le système c 3s-c 3a-gypse-silice la formation tardive d'ettringite est observée et expliquée. Le système plus complexe ciment-silice est étudié ; des conseils pour l'utilisation de ces fines sont alors donnés en conclusion.
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Ce travail de recherche porte sur la réactivité du carbonate de calcium dans l'hydratation des silicates et aluminates tricalciques, constituants principaux du ciment Portland. L'influence du filler calcaire sur ces ciments simplifiés a été étudiée à différents temps d'hydratation en faisant appel à diverses techniques d'analyse : DRX, MEB, DSC, ATG, RMN du 29 Siet IR. Un ciment Portland hydraté conduit à un pH de l'ordre de 12-13, donc la première partie de cette recherche constitue l'étude de la solubilité du calcaire en milieu basique. En seconde partie, il a été démontré l'incorporation des ions C02-3 dans un gel noté CxSyCuHz et la cristallisation de la portlandite. La coexistence de ces phases conduit à la formation de solutions solides CxSyCuHz-CH. En troisième partie, l'hydrolyse de C3A en présence ou en l'absence de filler calcaire confirme les travaux de plusieurs checheurs. Enfin nous avons vu dans un dernier temps, l'hydratation d'un ciment simplifié (C3S + C3A) en présence ou en l'absence de carbonate de calcium et de CaSO4. Les formations d'un gel CxSyAtCuHz, d'ettringite, de C4ACH11 et de portlandite ont été mises en évidence. La cohabitation de ces différentes phases entraîne l'existence de complexes chimiques et d'ettringites mixtes. L'influence du milieu de conservation sur ces différentes éprouvettes a également été étudiée.
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ETUDE DE LA REACTIVITE DE SEPT VARIETES DIFFERENTES DE FUMEES DE SILICE CONDENSEES (CSF). L'ACTIVITE POUZZOLANIQUE DEPEND DE LA NATURE ET DE LA TENEUR DES IMPURETES QUA'ELLESRENFERMENT. ON MONTRE QUE: LE CARBONE IMBRULE RETARDE LE PHENOMENE POUZZOLANIQUE; LE CARBONE IMBRULE, EN FORTE TENEUR, PEUT PROVOQUER UN IMPORTANT RETARD D'HYDRATATION DU CIMENT PORTLAND; L'INCORPORATION DE CSF A UN CIMENT PORTLAND PERMET D'OBTENIR UN CIMENT AYANT UNE RESISTANCE EN COMPRESSION COMPARABLE OU SUPERIEUR A CELLE D'UN CIMENT PORTLAND MITRAL, TOUTEFOIS DES IMPURETES DANS UNE CSF PEUT CONDUIRE A REJETER SON UTILISATION.
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LE PHENOMENE DE REACTION ALCALI-GRANULAT, QUI SE PRODUIT DANS LES BETONS HYDRAULIQUES, RESULTE D'UNE INTERACTION CHIMIQUE ENTRE LA SOLUTION INTERSTITIELLE BASIQUE ET LES GRANULATS SILICEUX AMORPHES. IL CONDUIT PARFOIS A LA MANIFESTATION DE TRES FORTES PRESSIONS DE GONFLEMENT A L'INTERFACE CIMENT-GRANULAT PROVOQUANT DES DOMMAGES CONSIDERABLES DANS LES STRUCTURES DE GENIE CIVIL. L'OBJET DE CETTE THESE A ETE D'ECLAIRER LE MECANISME DE L'ALCALI-REACTION EN SOUMETTANT DEUX SOLIDES AMORPHES (OPALE NATURELLE ET VERRE DE SILICE) A UNE ATTAQUE ALCALINE, A 38C ET PENDANT PLUSIEURS SEMAINES DANS DIFFERENTES BASES OU SOLUTIONS INTERSTITIELLES RECONSTITUEES. L'ANALYSE CINETIQUE DE L'EVOLUTION PONDERALE DES DEUX SOLIDES AMORPHES D'UNE PART, ET DE L'EVOLUTION DES CONCENTRATIONS DU SILICIUM ET DES ALCALINS EN SOLUTION D'AUTRE PART, A PERMIS DE SUIVRE LA REACTIVITE PROPRE DES DEUX SOLIDES CONCERNES ET DE PROPOSER LE VERRE DE SILICE COMME MATERIAU REACTIF DE REFERENCE POUR TOUTE INVESTIGATION SUR L'ALCALI-REACTION. L'ANALYSE MICROSTRUCTURALE (PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE ET SPECTROSCOPIE INFRAROUGE) A CONDUIT A DES OBSERVATIONS QUE L'ON PEUT RELIER AU MODE DE DISSOLUTION. IL RESULTE DE CETTE RECHERCHE UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES MECANISMES DE DISSOLUTION DES COMPOSES SILICEUX AMORPHES DANS DES MILIEUX BASIQUES PROCHE DE CELUI CONSTITUANT LA SOLUTION INTERSTITIELLE D'UN CIMENT ET LA PROPOSITION D'UN TEST SIMPLE DE REACTIVITE DES GRANULATS
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La consolidation des matériaux cimentaires et géopolymériques implique la formation d’un gel à base de silicate dont le mécanisme de formation est difficile à identifier du fait que celle-ci intervient in situ dans un milieu complexe et évolutif dont il ne constitue qu’une phase minoritaire. L’étude portant sur le comportement des solutions de silicate de sodium en milieu basique est donc essentielle pour comprendre et/ou maîtriser la composition de la phase liquide de tels systèmes. Des études combinées d’analyse chimique (ICP-AES), de RMN et de DCRX de la solution mère ([Si] = 7 mol/l, pH = 11,56, Si/Na = 1,71) ont permis d’identifier la présence majoritaire d’espèces complexes neutre de type Si7O18H4Na4, susceptibles de se dissocier, de s’agréger et/ou de se condenser par dilution à l’eau et/ou à l’acide chlorhydrique. La dilution à l’acide conduit, dans une gamme de pH et de concentration en silicium relativement faible, à l’obtention de différents gels : * des gels transparents réversibles constitués d’agrégats de particules qui seraient de type Si7O18H4Na4 et qui n’évolueraient pas au cours du temps ; * des gels blancs solubles, qui conduisent progressivement à la formation d’un solide soluble constitué de colloïdes de composition de type NaSi1,87O4,24 ; * des gels "irréversibles" qui ont une synérèse conduisant à la formation d’un solide fortement consolidé constitué d’une phase soluble riche en sodium qui serait de même nature que les gels blancs (NaSi1,87O4,24) et d’une phase insoluble de type silice et de composition NaSi12,66O25,82. La gélification résulterait de la formation de petites particules susceptibles de grossir en nombre et en taille et de se regrouper pour remplir l’espace disponible. Quant au processus de mûrissement, il serait le résultat d’un phénomène de dissolution/reprécipitation.
Author: Dominique Lucot
Author: Dominique Lucot
Author: Myriam Chloup-Bondant
Author: Mohamed Nadjib Oudjit
Author: LAURENCE.. CURTIL DRAMAIS
Author: Monique Tohoué Tognonvi