I -4) L'hydratation du ciment :
Les quatre composés principaux du clinker sont :
le silicate tricalcique noté C3S, le silicate bicalcique ou
C2S, l'aluminate tricalcique C3A et l'aluminoferrite
tétracalcique C4AF. En présence d'eau, ces
composés vont réagir et former les principaux hydrates de la
pâte de ciment, à savoir : le silicate de calcium
hydraté ou C-S-H, la portlandite Ca(OH)2, le
trisulfoaluminate de calcium appelé aussi ettringite (noté AFt)
et le monosulfoaluminate (noté AFm). Les réactions
chimiques d'hydratation du ciment se font essentiellement à partir des
quatre phases minérales du clinker C3S, C2S,
C3A, C4AF. [8]
I -5) Les mécanismes élémentaires
d'action de l'eau :
Ils sont divers : ce sont l'adsorption, l'hydrolyse, la
dissolution, la solvatation et la cristallisation [39].
a. L'adsorption :
Phénomène physique ou chimique par fixation
de l'eau sur les grains de ciment, il existe deux types d'adsorption :
· L'adsorption physique : elle résulte
de l'association des forces de Van der Waals présentant des faibles
énergies. Elle ne modifie pas de façon importante l'état
électronique de la molécule absorbée. Elle est
réversible et peut superposer une ou plusieurs couches de
molécules d'eau à la surface du solide.
· L'adsorption chimique : elle implique un
transfert ou une mise en commun d'électrons. Les énergies peuvent
être importantes et les liaisons ont un caractère plus permanent
que dans l'adsorption physique.
b. L'hydrolyse :
On entend par hydrolyse, la réaction de
transformation du solide et de décomposition de l'eau.
c. La dissolution :
Ainsi nomme-t-on le processus
de changement d'état du solide ionique (ciment) en présence d'un
solvant (eau). Dans les réseaux cristallins des solides ioniques, la
position des atomes dépend des résultantes des forces
d'attraction ou de répulsion des ions avoisinants. Ces ions
empilés constituent un édifice cristallin très stable. La
dissolution entraîne une rupture des liaisons ioniques et la dispersion
des ions dans le solvant.
d. la solvatation :
Elle correspond à un enveloppement par des
molécules d'eau des cristaux anhydres dispersés après
dissolution. Les solvates peuvent être constitués de particules
colloïdales qui forment une suspension ou «sol ». Lorsque la
masse des particules du sol est suffisante, il en résulte la formation
spontanée d'un «gel».
e. La cristallisation :
L'apparition et la croissance de germes conduisent
à la cristallisation de phases solides.
· La germination représente le processus
aléatoire qui aboutit à la formation d'amas ordonnés. Les
ions en solution forment des assemblages ou germes au hasard de leur rencontre.
Ces assemblages deviennent stables et donnent naissance à un embryon
à partir d'une taille critique.
Le germe devra grossir, sinon il perdra son
individualité et retournera à l'état liquide.
Le germe ne se développera qu'avec un espace et
une durée suffisante.
· La croissance du germe à partir d'un embryon
s'opère par accumulation d'atomes ou de molécules en couches
successives au niveau de l'interface liquide - cristal.
La vitesse de croissance du germe dépend de
plusieurs facteurs : température, conductibilité thermique,
saturation de la solution, gradient de concentration, etc.....
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