Добірка наукової літератури з теми "Hydratation du plâtre"

L'hydratation du plâtre en gypse est une réaction chimique simple, mais une transformation physique complexe. L’avènement de matériaux préfabriqués à base de plâtre justifie une étude de cette transformation sous une approche procédé avec un outil de mesure non destructeur. Nous avons étudié l'hydratation par voie diélectrique. La réponse d'un système en cours d'évolution à un champ électrique d'excitation permet de suivre le transfert d'eau, de l'état liquide libre à un état cristallisé dans les mailles du gypse. Une fréquence de mesure optimale permet d'observer à partir de la mesure vectorielle d'impédance, la disparition physique d'eau et la variation d'ions présents dans la solution interstitielle. L’influence des caractéristiques du plâtre (granulométrie, cuisson, âge) de la formulation adoptée, des conditions opératoires de température et de mélange, a pu être apprécié à l'échelle du laboratoire et sur des installations pilote et industrielle. Un modèle mixte cinétique-diélectrique a été développé et permet de décrire à partir des propriétés intrinsèques d'un plâtre industriel donne de prévoir l'évolution de la réaction d'hydratation ainsi que celle du signal diélectrique de mesure. Une approche génie chimique permet de rendre compte de l'élaboration d'un matériau en milieu stagnant

Malgré une grande diffusion et un coût bas, le plâtre est largement sous-utilisé du fait de ses piètres propriétés mécaniques, notamment sa fragilité prononcée. Pour tenter de réduire cette fragilité, nous avons élaboré des mélanges binaires plâtre-fibres synthétiques et plâtre-latex polymères, ainsi que des composites ternaires plâtre-latex-fibres. La prise du plâtre et de ces matériaux a était étudiée en termes de la variation dimensionnelle en cours de prise, mesurée par une méthode sans contact de télémétrie optique, du dégagement de chaleur, et de la variation de la conductance. La microstructure de ces matériaux a été appréhendée par des observations au MEB et par analyse d'image, en particulier l'effet des additifs sur la porosité a été analysé. L'étude du comportement mécanique des matériaux binaires contenant des fibres polyamide et polypropylène indique un faible effet de renforcement au sens de la ténacité. Cependant, on note un transfert des contraintes de la matrice vers les fibres, dont l'ampleur diffère avec le caractère mouillable ou non du renfort. Cette étude a permis de définir un facteur d'efficacité des fibres, paramètre renseignant sur leur aptitude à empêcher la rupture brutale du matériau en deux parties distinctes. L'ajout de certains latex, à des teneurs relativement faibles, permet de rehausser les caractéristiques mécaniques du plâtre, mais n'empêche pas sa rupture brutale. Dans le cas des composites ternaires plâtre-latex-fibres, l'emploi simultané d'un latex et de fibres permet à la fois d'éviter la rupture brutale et d'augmenter les caractéristiques mécaniques, malgré le manque de synergie entre les contributions de ces constituants.

Le platre pris est un materiau constitue de cristaux de gypse enchevetres qui doit sa bonne cohesion a cet enchevetrement et aux interactions inter cristallines. Aux fortes humidites relatives, une perte de rigidite du materiau est observee. Des methodes de tests mecaniques non destructifs ont ete mises au point afin de suivre le comportement mecanique d'un meme echantillon de platre pris en fonction de sa teneur en eau. Les resultats des tests mecaniques traduisant un effet de l'eau a une echelle macroscopique ont ete correles a des mesures d'isotherme d'adsorption de l'eau sur le platre pris montrant le comportement de l'eau a une echelle microscopique. L'eau s'adsorberait preferentiellement au niveau des joints de grains et a partir d'une certaine epaisseur de la couche d'eau adsorbee, aux fortes humidites relatives, l'eau acquiert les proprietes de l'eau libre et entraine la perte de rigidite du materiau. Un mouillage partiel de l'eau sur la face (010) d'un monocristal de gypse a ete observe. Une etude de la tenue en fluage du platre pris a mis en evidence un glissement visqueux des cristaux de gypse les uns sur les autres a une humidite relative de 97% et a temperature ambiante. Des travaux ont ete consacres a l'etude d'additifs susceptibles d'ameliorer la rigidite du platre pris en milieu humide. Nous avons etudie l'influence des additifs sur le retard a la cristallisation du gypse, sur la morphologie et le facies du cristal de gypse et enfin sur les proprietes mecaniques du platre pris sec ou humide. L'adsorption des additifs sur les cristaux de gypse et leur incorporation ont ete caracterisees par electrophorese capillaire et une bonne correlation a ete mise en evidence entre la quantite d'additif adsorbee et le retard a la cristallisation du gypse.

Ce travail a eu pour objectif l'étude des propriétés physico-chimiques de mortiers de gypse renforcés par des fibres cellulosiques. Les fibres végétales non traitées, en particulier celles de chanvre, retardent la prise du plâtre. Quelques traitements, notamment alcalins, ont été efficaces pour réduire le temps de prise des mortiers. L'analyse des produits lixiviés lors du traitement des fibres a révélé la présence majoritaire de sucres caractéristiques des pectines, connues pour retarder la prise de certains matériaux à prise hydraulique. La cinétique d'absorption des fibres a également été étudiée par relaxométrie RMN. Du point de vue des propriétés mécaniques, les meilleurs résultats en termes de propriétés élastiques et de résistance en flexion ont été obtenus pour un taux de renfort de 3% en masse de fibres de lin. L'endommagement des composites a également été suivi par la méthode d'émission acoustique lors du chargement en flexion des éprouvettes
The aim of this work was to study the structural, chemical and mechanical properties of natural fibre reinforced plasters. The interactions at the interfaces between flax or hemp fibres and gypsum were investigated. Natural fibres, especially hemp, delayed the setting of plaster when they were used untreated. Some treatments, for exmple alkali ones, were found to be efficient to reduce the setting times of slurries. The analysis of the compounds washed from the fibres revealed mainly the presence of sugars characteristic of pectins, already known as retarder of hydraulic setting materials, like cement or plaster. Absorption kinetics of different fibres was also measured by NMR relaxometry. Regarding the mechanical properties of the composites, the best results for both elastic properties and flexural strength were obtained for 3%wt of 1 cm long flax fibres. The damaging of the composite was also studied using an acoustic emission technique

Nous présentons une étude détaillée, non-perturbante, de la prise du plâtre par Relaxation Magnétique Nucléaire (RMN) du proton, à bas champ magnétique. Cette technique permet de quantifier en continu le degré d'hydratation et de déduire de manière non-destructive les paramètres microstructuraux d'une pâte de plâtre en cours de durcissement. La décroissance bi-exponentielle des signaux de relaxation de l'eau dans le plâtre prouve l'existence de deux populations d'eau différentes, en échange lent. A partir des mesures de relaxométrie RMN, deux modes d'organisation de la microstructure sont identifiés en fonction du rapport de gâchage initial eau/plâtre (e/p), pour 0.4 <= e/p <= 0.6 et 0.7 <= e/p <= 1. Un modèle original d'échange entre les populations d'eau dans un milieu poreux a été établi. Une nouvelle approche multi-échelles et multi-techniques de la prise et du durcissement des pâtes de plâtre est proposée, permettant de relier les mesures locales obtenues par RMN aux propriétés mécaniques du matériau (mesurées par ultrasons). La démarche expérimentale et la modélisation présentées dans cette étude peuvent être appliquées à une large gamme de matériaux poreux en évolution.

La prise et le durcissement des matériaux de Génie Civil (plâtre, C-S-H) reposent sur des interactions entre cristaux et solutions ioniques. Ces interactions mettent en jeu des équilibres entre phases, leurs frontières (dites périphases) et des phases confinées entre périphases (dites interphases). La partie 1 "Concepts, méthodes et outils" introduit tout d'abord le concept phéno-corpusculaire proposé pour l'étude de ces équilibres, irréductibles à une approche macroscopique via la physique statistique, et d'autre part encore inabordables par la seule voie corpusculaire. Parmi les méthodes originales présentées, la méthode SASP ouvre la voie phéno-corpusculaire en physico-chimie; puis est proposée la méthode OPTASYM pour définir les positions d'atomes H inconnus dans certaines cristaux; enfin est exposée la méthode CAC exploitant simultanément expérience et simulation AFM. Quant aux outils numériques originaux, ils sont essentiellement dévolus au traitement conjoint cristal/solution, encore embryonnaire en modélisation moléculaire. La partie 2 "Equilibre massique de phases, périphases et interphases" s'attache tout d'abord à l'élaboration de structures atomiques complètes de cristaux (gypse, ettringite, thaumasite), de structures de molécules et ions, et de structure de solution grâce à la méthode SASP qui débouche numériquement sur la relation fondamentale concentrations/potentiels chimiques. Ces structures étant définies, leurs interactions sont d'abord traitées par docking entre faces cristallines et molécules ou ions. Puis l'interaction cristal/solution/cristal est présentée via SASP dans le cas d'une solution saturée de gypse. D'où, pour la première fois, l'obtention de la structure d'une interphase d'épaisseur < 1 nm. La partie 3 " Equilibre mécanique de phases, périphases et interphases " présente, tout d'abord, une étude critique de l'estimation par modélisation moléculaire des contraintes totales de cristaux et solutions ioniques. L'introduction du calcul des contraintes partielles, inabordable expérimentalement, est fort prometteuse pour relier résistance à rupture macroscopique et structure atomique. L'équilibre mécanique entre phases, périphases et interphases est tout d'abord examiné en déplacement normal jusqu'à rupture d'adhésion, pour divers couples de faces (120), (010) ou (-101), la solution interphase (CaSO4, CaCl2 ou Na2SO4) étant en situation ionique non équilibrée (pour simuler des états transitoires ou isolés) avec éventuellement de l'acide citrique. Puis cette étude est reprise en situation ionique équilibrée, via la méthode SASP, pour les faces (120) du gypse en solution saturée. Enfin une première illustration de cisaillement est donnée dans le cas d'interphase (120), en solution CaSO4 non équilibrée avec acide citrique. La conclusion souligne les avancées de ce travail en modélisation atomique de solution en présence de cristal, ainsi que ses perspectives placées dans l'optique générale phéno-corpusculaire
The setting and hardening of materials used in civil engineering (plaster, C-S-H) are based on interactions between crystals and ionic solutions. These interactions involve equilibriums between phases, their boundaries (referred to as periphases) and phases confined between periphases (referred to as interphases). Part 1, "Concepts, methods and tools", first introduces the pheno-corpuscular concept proposed for the study of these equilibriums that cannot be addressed in a macroscopic approach via the statistical physics or in a corpuscular approach alone. Among the original methods presented, the SASP method opens up the pheno-corpuscular pathway in physicochemistry; then is presented the OPTASYM method using molecular modelling to propose positions of H atoms unknown in certain crystalline structures; finally is exposed the CAC method based on a simultaneous use of AFM experiment and simulation. The original numerical tools are mainly devoted to joint crystal/solution processing, an area that is still at its beginnings in molecular modelling. Part 2, "Mass equilibrium of phases, periphases and interphases" first addresses the build-up of complete crystal atomic structures (gypsum, ettringite and thaumasite), of molecules and ions structures and of solution structures, the SASP method leading numerically, in this last case, to the fundamental relation between concentrations and chemical potentials. Once these structures have been defined, their interactions are first handled by docking between the crystalline faces and molecules or ions. The crystal/solution/crystal interaction is then presented using SASP, in the case of a saturated solution of gypsum. Whence, for the first time, the structure of an interphase of thickness < 1 nm. Part 3, "Mechanical equilibrium of phases, periphases and interphases", consists, first of all, of a critical study of estimation by molecular modelling of the total stresses of ionic crystals and solutions. The introduction of calculation of partial stresses, which cannot be performed by experiment, is particularly promising for linking macroscopic failure strength and atomic structure. Mechanical equilibrium between phases, periphases and interphases is first examined in normal displacement of various pairs of faces (120), (010) or (-101) until adhesion failure, the solution interphase (CaSO4, CaCl2 or Na2SO4) being in a non-equilibrium ionic situation (to simulate transitory or isolated states), possibly with citric acid. The study is then repeated in an equilibrium ionic situation using the SASP method for the gypsum faces (120) in a saturated solution. Finally, a first illustration of an interphase shearing is given in the case of faces (120), with a non-equilibrated solution of CaSO4 and citric acid. The conclusion underlines the progress made in this work on crystal/solution atomic modelling and its prospects within the overall pheno-corpuscular approach