Les résultats de la caractérisation de la structure des échantillons de C-S-H et C-A-S-H montrent une similarité avec la structure de la tobermorite (Figure 4.7A), comme montré dans de précédentes études [GARBEVet al., 2008a,b; GRANGEONet al., 2013a,b; RICHARD- SON, 2008, 2014]. Ces phases ont toutefois une cristallinité moindre, présentent des dé-
fauts d’empilement, ainsi que des sites de tétraèdres pontants vacants (Figure 4.7B). La variabilité du rapport Ca/Si des C-(A-)S-H est basée sur un mécanisme de dépolyméri- sation des chaînes silicatées, où chaque départ de tétraèdre pontant va s’accompagner de la complexation d’un ion Ca2+en surface (Figure 4.7C), en résulte une évolution de la charge de surface de ces phases.
L’augmentation du rapport Al/Si des C-(A-)S-H a pour conséquence l’augmentation de la longueur moyenne des chaînes silicatées, comme observé également par ANDER- SENet al. [2003]; L’HÔPITALet al. [2015]; SUNet al. [2006]. Cela peut s’expliquer par le fait
qu’il entre en concurrence avec les ions Ca2+ pour le remplacement des tétraèdre pon-
tants. Toutefois, le rapport Al/Si testé ici est trop peu important pour mesurer de réelles tendances.
A/ Tobermorite - Chaînes infinies
O (Q3)
H-O (Q2p)
H2O B/ Chaînes finies - Q2p manquants
O-H Charge
négative (Casurf - Alsurf)
c b Cation complexé C/ Système C-(A-)S-H O-H c b a Oxyg ène H2O
FIGURE4.7 – Modèle de structure — C-(A-)S-H
L’utilisation d’une approche multi-techniques alliant la RMN du solide, la DRX, l’ATG ainsi que les isothermes d’adsorption d’eau et d’azote, ont permis une quantification des différents types d’eau des C-S-H. Ces quantités d’eau, confrontées à celles recensées dans la littérature, se révèlent très sensibles à la méthode de séchage des échantillons. L’inter- foliaire des C-S-H ne se remplit qu’à très hautes humidités, et l’eau y reste par la suite piégée. La lyophilisation a pour effet de vider une partie de l’eau contenue dans l’interfo- liaire des C-S-H (environ 70%), alors que la chauffe à 100◦C la désorbe entièrement.
L’ensemble des résultats acquis précédemment permette d’établir les formules struc- turales des échantillons de C-S-H et C-A-S-H. Les quantités d’eau indiquées correspondent
à celle contenue dans l’interfoliaire des particules. Les C-A-S-H, qui n’ont que peu de différences avec les C-S-H de même rapport Ca/Si, partagent donc les mêmes quantités d’eau.
⇀ Ca0,7SiO2,425(OH)0,55: 0,69H2O
⇀ Ca1,06SiO2,725(OH)0,67: 0,89H2O
⇀ Ca1,23SiO2,865(OH)0,73: 1,06H2O
⇀ Ca1,42SiO2,965(OH)0,91: 1,12H2O
Formules stucturales des échantillons de C-A-S-H ⇀ Ca0,7Al0,03SiO2,47(OH)0,55: 0,69H2O
⇀ Ca1,42Al0,05SiO3,04(OH)0,91: 1,12H2O
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Caractérisation des M-S-H
Sommaire
5.1 PUBLICATION: CRYSTALSTRUCTURE OFMAGNESIUMSILICATEHYDRATES 100
5.2 État de l’eau . . . 112