Analyse par spectroscopie Raman

Afin de vérifier si les ZAC claires sont composées de Portlandite, des analyses par spectroscopie Raman sont réalisées au niveau des ZAC surfaces cimentaires C20C27 /réf. (0). Des mesures sont également effectuées au niveau des ZAC de la surface F17 R/réf. (0)

La Figure 144 représente les spectres Raman obtenus au niveau d’une ZAC claire sur une surface C20C27 /réf. (0). La présence de Portlandite est confirmée par la présence des deux pics caractéristiques repérés à 359 cm^-1 et 3619 cm^-1. La légère différence avec les valeurs (354 cm^-1, 3616 cm^-1) d’autres travaux¹⁸⁶ peut être expliquée par des conditions de laboratoire différentes. Toutefois, un pic à 359 cm^-1 est rapporté par Lui et al.²⁰⁵.

Un exemple de spectres Raman obtenus au niveau des ZAC sombres d’une surface C20C27 /réf. (0) est présenté en Figure 145. Un pic de Portlandite de faible intensité est repéré au niveau du nombre d’ondes 3619 cm^-1 pour la mesure 7 et aucun pic n’est visible pour 6. La mesure 5 est réalisée sur une ZAC claire à proximité. Cette mesure montre bien la présence de Portlandite avec l’apparition des deux pics caractéristiques.

Figure 145 : Spectres Raman obtenus sur une surface et C20C27 /réf. (0) au niveau d’une ZAC claire (5) et d’une ZAc sombre (6 et 7)

La Figure 146 montre les spectres Raman extraits des mesures sur une surface F17 R/réf. (0) au niveau d’une ZAC. Comme dans le cas des mesures sur ZAC sombre, un pic de très faible intensité apparait au nombre d’onde 3619 cm^-1 pouvant indiquer la présence de Portlandite.

Le Tableau 42 précise le nombre de zones analysées par spectroscopie Raman sur les différentes surfaces cimentaires ainsi que le nombre de fois où la présence de Portlandite est détectée.

Tableau 42 : Nombre de zones analysées par spectroscopie Raman et détection de la Portlandite au niveau des surface cimentaires F17 R/réf. (0) et C20C27/réf. (0)

Surface cimentaire Nbre de zones analysées Détection Portlandite/Nbre de zones analysées

F17 R/réf. (0) - ZAC 12 3 / 12 C20C27 /réf. (0) – ZAC Claire 11 11/11 C20C27 /réf. (0) – ZAC Sombre 7 2/7

Dans le cas des ZAC claires, les deux pics de portlandite apparaissent alors que ce n’est pas le cas pour les ZAC sombres et les ZAC des surfaces F17 R/réf. (0). En effet, comme le démontre les exemples des Figure 145et Figure 146, sur ces zones, il n’est possible de repérer la présence de Portlandite que par de très faibles pics à 3619 cm^-1.

Figure 146 : Spectres Raman (1, 2, 4) obtenus sur une surface F17 R/réf. (0) au niveau d’une ZAC

Les Figure 147, Figure 148 et Figure 149 complètent le Tableau 42. Elles représentent les spectres Raman dans l’intervalle de nombres d’ondes 3545 cm^-1 à 3705 cm^-1, pour cibler le pic de Portlandite à 3619 cm^-1 pour les ZAC claires (Figure 147), les ZAC sombres (Figure 148) et les ZAC des surfaces cimentaires F17 R/réf. (0) (Figure 149).

Figure 147 : Spectres Raman obtenus sur une surface C20C27 /réf. (0) au niveau d’une ZAC claire

Figure 148 : Spectres Raman obtenus sur une surface C20C27 /réf. (0) au niveau d’une ZAC sombre

Figure 149 : Spectres Raman obtenus sur une surface F17 R/réf au niveau d’une ZAC

Les mesures Raman confirment ainsi que les ZAC claires sont constituées majoritairement de Portlandite. De plus, ces mesures montrent que la détection de Portlandite au niveau des autres ZAC n’est pas systématique. La Portlandite se développe dans les premières heures d’hydratation du clinker, sa présence sur une surface de pâte cimentaire âgée de 24h est cohérente. La répartition et l’organisation de ce type d’hydrates apparaissent donc dépendantes du type de coffrage utilisé.

Par ailleurs, il peut être noté que certains pics indiquent la présence d’autres phases cimentaires hydratées comme de l’ettringite et de la calcite (Figure 144, Figure 145, Figure 146). La présence d’ettringite en surface cimentaire à 24 h est normale, cet hydrate se développant dans les premières heures d’hydratation de la pâte.

La présence de calcite peut apparaître plus surprenante. Cependant, elle a également été repérée sur des grains anhydres localisés au niveau d’une surface cimentaire (CEM I 52.5 PMES, E/C = 0.4) décoffrée sans préparation et âgée de 20 h¹⁸⁶. Dans cette étude¹⁸⁶, les pics Raman permettant d’identifier la calcite, ont été repérés sur des spectres obtenus sur des grains anhydres identifiés comme pouvant être de la bélite ou de l’aluminate tricalcique (célite). Sur les surfaces F17 R/réf. (0) et C20C27/réf. (0), la présence de calcite peut être due à la durée cumulée d’exposition à l’air libre de l’échantillon au moment de la mesure Raman. En effet, les essais Raman complémentaires de cette procédure ayant été les derniers à être effectués, la calcite a pu se développer en raison des expositions cumulées à l’air libre avant la fin du cycle complet d’arrêt d’hydratation, durant la procédure de caractérisation (interféromètre et AFM), et dans le MEB avec lequel les mesures sont réalisées sous pression partielle de vapeur d’eau.

5 Conclusion

Aux échelles micrométrique et submicrométrique, l’influence du coffrage sur la qualité du parement est démontrée par les analyses morphologiques et chimiques des surfaces cimentaires brutes de décoffrage âgées de 24h. Le contact avec le coffrage C20C27 induit une formation particulière des cristaux de portlandite au niveau du parement. La combinaison d’une rugosité faible, d’une mouillabilité élevée et d’une énergie de surface élevée relativement à la surface de référence F17 R peuvent favoriser la création d’un film d’eau à l’interface coffrage / pâte fraîche. Il y a ainsi une formation d’un gradient de rapport E/C avec la distance au coffrage. Il induit un gradient d’état d’hydratation des particules de ciment avec la distance au coffrage. Ces conditions à l’interface coffrage C20C27 et pâte de ciment peuvent alors créer des conditions favorables au transport des ions Ca²⁺ et OH^- et à la précipitation de la Portlandite en surface de pâte, comme cela a été mis en évidence dans le cas de différentes natures de coffrage^23,38.