Résumé de l’hydratation
~10 h
rapide pptn des hydrates
~3 h
Réaction lente:
induction
~10 m
dissolution initiale
réaction ralentie, diffusion à travers de couches
d’hydrates
~24 h
chaleur
temps SILICATESALUMINATES Dissolution et formation rapide du produit «bloquant»
Dissolution et formation rapide du produit «bloquant»
Réaction très lente Réaction très lente
Formation rapide de C-S-H et CH Formation rapide d’ettringite
vitesse de réaction (C-S-H et CH)
diminue à cause de couche
des hydrates
Epuisement du sulfate C3A + e
tt >
monosulfo- aluminate
TAUX DE
RÉACTION 2% 15% 30%
Simulation de microstructure de C3S
t=0 α=0 t=6h α=0,08 t=24h α=0,34
t=28d α=0,73 t=1y α=0,88
C3S anhydre C-S-H CH
anhyd 3%
pores 16%
other ett (AFt)4%
4%
AFm 11%
CH 14%
C-S-H 48%
Bilan Volumétrique
Pâte de ciment Portland, e/c = 0,5, 14mois
Structure Physique d’une pâte de ciment
Importance de la structure physique:
• Résistance mécanique
• Comportement vis-à-vis de l’eau;
• Durabilité
Changements volumétrique
VC S VH O VC S H VCH
3 +1318, 2 ⇒157, − − +0 597,
2 318, 2 157,
Volume du solide augmente, mais le volume total diminue:
Contraction Le Chatelier:
∆V= 0161 = 2 318, 7
, ~ % Valeurs entre
5 et 10%
en fonction des assomptions
t=0 t=t1 t=t2
À terme un léger gonflement
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
vides eau CH CSH ciment
e/c = 0,5
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
e/c = 0,3
eau épuisée
degré d ’hydratation Eau minimum pour
hydratation complète
Donnée empirique - travail de Powers et al. 1950s & 60s
e/c min= 0,38 eresat/c = 0,44 kg eau liée par kg ciment
= 0,227
0 0,2 0,4 0,6 0,8
e/c 0,6
0,4
0,2
0
Particularité de la porosité d’une pâte de ciment:
• Gel du C-S-H
• Surface spécifique 100 - 700 m2/kg
• porosité « intrinsèque » ~28%
Modèle – « gel C-S-H »
pore du gel l’eau inter-feuillet eau absorbée dans
les pores du gel
Dimension « caractéristique » des pores ~20Å, 2nm
120Å
POWERS - BROWNYARD, 1964 FELDMAN and SERREDA, 1964
frais durci
Changement d’échelle:
Espaces entre les grains, pas remplis d’hydrates
10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2
nm µm mm
pores
du gel Pores capillaires Vides d’air et de compactage
État de l’eau
10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5
nm µm
~5 couches organisées
l’eau « libre » l’eau «inter- feuillets»
11%RH 40-50%RH 40-50%RH
L’état de l’eau
L’EAU EVAPORABLEL’EAU LIÉE
«D» dried 11% HR 40% HR
« taille » équivalente
effet au séchage
50nm
2nm
<1nm
forte tension de
ménisque faible tension de
ménisque
Forces capillaires
σ c o s .2α πr
h
d P P
P
α
σ σ
Patm
Pb
2 cos
P r
σ α
∆ = eq. Laplace
= (Pa tm − Pb)πr2
Pressions générées
σ~ 0,072 J/m2 énergie de surface
~ 0,072 N/m tension superficielle
α= ?
r = 1 µm ∆P ~ 0,1 MPa r = 100 nm ∆P ~ 1 MPa
∆P ~ 2 MPa r = 50 nm
∆P = 10 MPa r = 10 nm
2 cos
P r
σ α
∆ =
