Essai au microcalorimètre

L’hydratation des matériaux cimentaires est le résultat de la réaction chimique entre les composants anhydres du ciment et l’eau. Cette réaction est fortement influencée par la nature du ciment, sa teneur en sulfate, sa finesse, le rapport E/C, la température du milieu environnant, et la présence d’additions minérales et/ou d’adjuvants chimiques. Cette étape de l’étude menée dans ce travail présente l’effet de la vase calcinée et brute sur l’hydratation, plus précisément sur l’exothermicité de l’hydratation du ciment. La technique adoptée pour cet essai est celle du microcalorimètre.

Les figures I.7 et I.8 montrent l’évolution des flux thermiques et les chaleurs dégagées des pâtes confectionnées pour cet essai. Les pâtes ont la même consistance en l’occurrence la

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consistance normale. Il s’agit de 7 mélanges : un mélange témoin à base de ciment, 3 mélanges à base de trois pourcentages de substitution à savoir 10, 20 et 30% de vase brute, les trois autres mélanges sont ceux avec les mêmes pourcentages de substitution mais en vase calcinée.

Figure I.7: Flux thermiques et chaleurs dégagées des pâtes à base de vase brute

D’après la figure on peut constater que les flux de chaleur des différentes pâtes suivent la même cinétique où on remarque des pics d’hydratation avant 10 heures et entre 10 heures et 18 heures environ, au-delàs de ce temps, les flux de chaleur de toutes les pâtes commencent à diminuer et les réactions d’hydratation entrent dans la phase de décélération. Ensuite les réactions d’hydratations entrent dans la période de faible réactivité et le flux de chaleur diminue à un niveau bas.

Les pics principaux du flux de chaleur des pâtes à base de vase brute montrent des seuils légèrement plus élevés que celui de la pâte de ciment. Ceci pourrait s’expliquer par la surface spécifique de Blaine de la vase qui est plus importante que celle du ciment, de sorte que les particules de vase agissent comme des sites de nucléation pour les produits d’hydratation. De plus, la substitution du ciment dans les pâtes à base de vase, offre à la quantité du ciment restante une quantité d’eau additionnelle dans la solution interstitielle qui lui permet l’hydratation d’un nombre de grains plus important que celui d’une pâte de ciment en consistance normale.

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Figure I.8: Flux thermiques et chaleurs dégagées des pâtes à base de vase calcinée

Tout comme le cas des pâtes à base de vase brute on peut constater que les flux de chaleur des différentes pâtes suivent aussi la même cinétique où on remarque des pics d’hydratation avant 10 heures et entre 10 heures et 18 heures environ, au-delàs de ce temps, les flux de chaleur de toutes les pâtes commencent à diminuer et les réactions d’hydratation entrent dans la phase de décélération. Ensuite les réactions d’hydratations entrent dans la période de faible réactivité et le flux de chaleur diminue à un niveau bas.

Par contre les pics principaux du flux de chaleur des pâtes à base de vase calcinée sont nettement plus importants que celui de la pâte de ciment. Ce qui pourrait s’expliquer par une deuxième réaction autre que l’hydratation du ciment qui survient en parallèle. En effet, nous avons déjà constaté l’effet de la surface spécifique de Blaine de la vase qui est plus importante que celle du ciment, de sorte que les particules de vase agissent comme des sites de nucléation pour les produits d’hydratation. Et aussi l’effet de la substitution du ciment dans les pâtes à base de vase qui offre à la quantité du ciment restante une quantité d’eau additionnelle dans la solution interstitielle qui lui permet l’hydratation d’un nombre de grains plus important que celui d’une pâte de ciment en consistance normale. Donc les flux additionnels constatés dans les pâtes à base de vase calcinée et qui sont proportionnels au pourcentage de substitution, ne peuvent s’expliquer que par la réaction pouzzolanique entre le métakaolin présent dans la vase calcinée et la chaux en présence de l’eau.

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I.3 Essais sur coulis

Cette partie d’étude a été entamée dans un but de choisir un adjuvant pour les formulations de BAP. En effet, il a été constaté dans les sections précédentes que la vase étudiée présente une grande surface spécifique ce qui aura une incidence directe sur l’ouvrabilité. C’est pourquoi une série d’essais sur coulis a été élaborée afin de déterminer les dosages adéquats en adjuvants et le choix de ce dernier. Ce travail faciliterait par la suite les ajustements nécessaires des formulations de MBE et donc de BAP à l’incorporation de la vase.

Pour commencer cette partie de l’étude, il fallait mesurer la quantité d’eau nécessaire pour qu’une pâte de vase calcinée soit dans la consistance normale, c'est-à-dire déterminer le rapport E/C pour la consistance normale d’une pâte de ciment et une pâte de vase calcinée en utilisant l’appareil de Vicat comme le montre la figure I.9.

Figure I.9: Essais de consistance normale sur pâte de ciment et pâte de vase calcinée

Le tableau I.4 affiche les résultats des essais de consistance normale :

Tableau I.4: consistance normale pour pâte de ciment et pâte de vase calcinée Poids (g) E/L Consistance du mélange Ciment 500 0.25 Normal Eau (E) 125 Vase (V) 500 0.45 Normal Eau (E) 225

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Il est désormais évident que l’incorporation de la vase calcinée dans les mélanges à base de ciment entraine une perte d’ouvrabilité à cause de sa grande demande en eau. A partir des valeurs issues des essais de consistance, des coulis ont été confectionnés à savoir : deux coulis de ciment témoins, deux coulis de ciment+15% de vase calcinée et deux coulis de ciment+30% de vase calcinée. Le deuxième paramètre qui change dans l’ensemble des coulis est le type d’adjuvant. En effet nous avons testé deux type d’adjuvants en l’occurrence le « Viscocrete Tempo 12 » de la marque Sika et le « Médaflow 113 » de la marque Granitex. Les deux sont des superplastifiants haut réducteurs d’eau.