Mécanismes d'altérations des matériaux cimentaires soumis aux milieux fortement agressifs

B-Hydratation du silicate bicalcique C2S (bélite) :

Il représente 15 à 30% de la masse du clinker. Les mécanismes et les produits d'hydratation du silicate bicalcique sont similaires à ceux dérivés de C₃S. En revanche, son hydratation est généralement plus lente et la production de portlandite plus faible il permet au contraire d'atteindre des résistances élevées à moyen et à long terme .

Lorsque le ciment est au contact de l'eau, les réactions au cours du gâchage forment des CSH en libérant des ions Ca²⁺ et OH^-, ces deux espèces se combinent et forment la portlandite.

2 C₂ S + 4 H ? C₃ S₂ H₃ + C H

C-Hydratation du C3A:

Le C₃A est le constituant le plus réactif du clinker. Il réagit très rapidement avec l'eau pour donner des hydrates métastables (C₄AH₁₃, C₂AH₈) qui se transforment en un aluminate de calcium hydraté C₃AH₆.

L'aluminate tricalcique contribue à la prise de la pâte de ciment, mais assez peu à la résistance finale. En l'absence de gypse, l'hydratation du C₃A est extrêmement rapide, exothermique et perturbe l'hydratation des silicates. Il s'en suit un phénomène de prise très rapide, empêchant la mise en oeuvre du matériau. Pour remédier à cela, les cimentiers incorporent systématiquement du gypse dans la composition de leur ciment. Ainsi, la réaction des aluminates avec le sulfate contenu dans le gypse, forme de l'ettringite (AF_t ) (tri sulfo-aluminate de calcium hydraté) qui précipite en masse autour du grain de C₃A et inhibe sa dissolution. Celle-ci, une fois le gypse totalement consommé, se décompose pour former du monosulfoaluminate (AF_m). La teneur en gypse des ciments étant limitée, il y a donc en général excès de C₃A par rapport au gypse.

D-L'hydratation du C4AF :

L'hydratation du C₄AF est semblable à celle du C₃A, mais la vitesse de réaction est plus lente et les hydrates formés contiennent du fer. Les produits de réactions sont les même que ceux issus du C₃A en substituant aux aluminates des alumino-ferrites. Le C₄AF a pour rôle de réduire la température de formation du clinker, il dégage peu de chaleur et participe peu au développement de la résistance mécanique.