Dissertations / Theses: 'Ciment alumineux'

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Michel, Marie. "Accélération de ciment au laitier par du ciment sulfo-alumineux." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0115/these.pdf.

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Abstract:

L'emploi d'additions minérales comme le laitier de haut-fourneau dans les ciments permet de réduire de façon conséquente leur impact sur l'environnement. Le développement industriel des ciments au laitier est freiné par des performances mécaniques médiocres et un fort retrait de dessiccation. La présente étude traite de l'accélération de deux ciments au laitier : un CEM III A et un ciment au laitier constitué de 83,5% de laitier de haut-fourneau et de 15,5% d'anhydrite. L'accélération est obtenue par substitution partielle du ciment au laitier par du ciment sulfo-alumineux grâce à la formation d'ettringite qui confère au mortier une montée en résistance rapide et limite le retrait de dessiccation. La présence du clinker Portland dans les ciments au laitier entraîne une prise et un durcissement rapides du mortier liés à l'activation de la yeelimite, constituant principal du clinker sulfo-alumineux, par la portlandite issue de l'hydratation des silicates de calcium. Pour pallier un faible maintien de maniabilité, des retardateurs de prise sont utilisés mais ces derniers ont tendance à altérer les performances mécaniques à moyen terme. Si la présence du clinker Portland dans les premiers instants a un effet négatif, elle permet à plus long terme une activation calcique du laitier et de ce fait une montée en résistance importante. Le taux de chaque constituant (ciment au laitier, ciment sulfo-alumineux et ciment Portland) puis le dosage en sulfate de calcium sont optimisés par l'évaluation des performances mécaniques. Le suivi d'hydratation est réalisé sur pâte pure par diffraction des rayons X (DRX) et thermoanalyse différentielle et thermogravimétrique (ATD-ATG)
The use of supplementary cementing materials such as blast furnace slag, in cements contributes to reduce their environmental impact. The industrial development of slag cements is slowed down by their limited early-age mechanical performances and high drying shrinkage. The present study deals with the acceleration of two slag cements: a slag cement CEM III A and a slag cement containing 83,5% blast furnace slag and 15,5% anhydrite. The acceleration results of the partial replacement of slag cement by calcium sulfoaluminate cement. The hydration of calcium sulfoaluminate cement yields ettringite which allows the cement to develop high early strength. Furthermore, drying shrinkage is limited. The presence of Portland clinker in the slag cements is responsible of quick setting time and quick hardening of the mortar due to the activation of yeelimite, the main component of calcium sulfoaluminate clinker, by portlandite yielded by the hydration of calcium silicate phases. To compensate the limited time of workability, some setting time retarders are introduced but they reduce the medium-term mechanical performances. The presence of Portland clinker has detrimental effect at early age, but increases the medium-term activation of slag and therefore leads to an important improvement of strength. The content of each component (slag cement, calcium sulfoaluminate cement and Portland clinker, and calcium sulphate) is optimized by the evaluation of mechanical performances. To follow the process of hydration of binders, XRD and DTA-TGA analyses have been carried out on cement pastes

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Bilodeau, Josee. "Influence de polyélectrolytes sur la cinétique d'hydratation et les propriétés rhéologiques de ciments alumineux." Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 1997.

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Catalot-Martinent, Valérie. "Étude de suspensions ciment alumineux-eau : corrélations rhéologie-granularité-compacité." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG4209.

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Abstract:

Dans cette etude nous nous sommes interesses aux relations entre les proprietes intrinseques d'une poudre comme sa granularite et sa compacite et son comportement rheologique en suspension dans l'eau. Le poudre etudiee est un ciment presentant une courbe granulometrique tres etalee (0 - 100m). Nous avons realise une etude systemique. Elle consiste a fractionner le ciment en plusieurs populations (quatre). Ces fractions ont ete melangees afin d'obtenir des populations presentant des courbes granulometriques tres variees. Nous avons caracterise ces poudres : etude granulaire, compacite, et etudie le comportement rheologique de ces poudres en suspension. Les tests d'ecoulement ont ete realises a l'aide d'un rheometre a contrainte impose. Les correlations observees entre la rheologie et la granularite peuvent s'expliquer par la combinaison de deux phenomenes mis en evidence par le melange : le phenomene de surface et d'agglomeration des particules fines et le phenomene de sedimentation des grosses particules. Nous observons un ecoulement maximum entre deux diametres, dans cette zone, nous montrons que le comportement rheologique est fonction de l'etalement granulaire et de la compacite de la poudre autrement dit de l'arrangement des grains.

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Beylouni, Mohamed Fouad. "Fillerisation du ciment alumineux : etude de l'influence des conditions thermiques d'hydratation." Toulouse, INSA, 1988. http://www.theses.fr/1988ISAT0006.

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Abstract:

Etude experimentale de l'influence de la chaleur degagee au cours des reactions initiales dans le beton sur l'hydratation du ciment alumineux pur ou fillerise (filler calcaire), en appliquant a des eprouvettes de pate et de microbeton des cycles thermiques simulant la chaleur d'hydratation dans des ouvrages en beton de diverses dimensions; conclusions sur le probleme de la conversion des aluminates de calcium hexagonaux et sur l'influence du filler calcaire sur la resistance en fonction des processus de formation initiale des aluminates hydrates

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Beylouni, Mohamed Fouad. "Fillérisation du ciment alumineux étude de l'influence des conditions thermiques d'hydratation /." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37611923z.

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Antoun, Marc. "Vers une meilleure compatibilité ciment/mâchefer (MIDND) dans la formulation de matériaux cimentaires intégrant un ciment sulfo-alumineux." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2019. http://www.theses.fr/2019MTLD0002.

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Abstract:

Dans un contexte accru d’économie circulaire et de valorisation des matières premières recyclées, les mâchefers d’incinération de déchets non dangereux (MIDND) constituent des déchets granulaires minéraux identifiés comme ressources renouvelables potentiellement valorisables dans la filière construction, notamment dans le domaine des matériaux cimentaires (type mortier/béton). Compte tenu de l'origine et de la nature des granulats de mâchefers, dans une finalité de concourir à une meilleure compatibilité mâchefer/ciment, il apparait essentiel en premier lieu de considérer des fractions minérales de mâchefers au mieux épurées par l’optimisation de l’enlèvement des métaux ferreux, non-ferreux et indésirables. En second temps, tenant compte des spécificités physico-chimiques résultantes des mâchefers, le choix de la base cimentaire constitue le second facteur prépondérant en sus de la nécessité de meilleure qualité de la fraction minérale de mâchefer. Le présent travail doctoral traite spécifiquement de l’apport de l’utilisation d’un ciment sulfo-alumineux dans le contexte de valorisation des mâchefers en matrice cimentaire. Des sables de mâchefers améliorés de fraction 0/2 mm ont été élaborés et utilisés pour l’étude. Dans une première partie, les résultats de formulation de mortiers cimentaires (ciment Portland, noté OPC / ciment sulfo-alumineux, noté CSA) à base de mâchefers en substitution volumique partielle du sable naturel (25, 50 et 75 %) et totale (100 %), mettent en évidence l’apport bénéfique du ciment CSA sur les résistances en compression par comparaison aux mortiers OPC. Une analyse expérimentale du réseau poreux des mortiers à 90 jours révèle que la frange de porosité supérieure à 50 nm est nettement plus faible pour les mortiers CSA. La thèse met en évidence un résultat majeur et pionnier : en interaction mâchefer, le niveau de basicité du milieu réactionnel joue un rôle prépondérant sur le potentiel de dégagement gazeux (hydrogène) après la mise en œuvre et avant la prise. Ce gaz impacte le niveau de porosité de la frange la plus grossière des mortiers durcis. La seconde partie concerne l’étude physique et microstructurale des mortiers soumis à l’attaque à l’eau pure ou à attaque sulfatique pour des substitutions volumiques de 50 et 100 %, avec les témoins pour référentiels. Les observations MEB sur les différentes matrices mettent en évidence une nette moindre sensibilité des mortiers mâchefer/CSA que des mortiers mâchefer/OPC, traduit par des porosités, fissurations et épaisseurs dégradées moindres
In a world where circular economy and the valorization of raw materials is taking a greater importance, municipal solid waste incineration (MSWI) bottom ash is identified as potentially renewable resource in the construction field and more specifically in cementitious materials like mortar and concrete. Given the origin of the bottom ash and in order to have a better cement/MSWI bottom ash compatibility, the fraction used was as refined as possible by removing ferrous, non-ferrous and unwanted materials. The choice of the cement used is a critical factor as well because it affects the quality of the end product since MSWI bottom ash has particular physicochemical properties. The work in this PhD studies the advantages of using a sulfo-aluminate cement to valorize an improved 0/2 mm fraction of bottom ash that has been developed to be used in cementitious matrices. The first part presents the results of the mortar sample mixes containing bottom ash in a substitution by volume of the standard sand. To better highlight the effect of using a sulfo-aluminate (CSA), CSA mortars containing bottom ash were compared to a Portland cement (OPC) mortars, with substitution rates of 25 %, 50 %, 75 % and 100 % were used. A study of the porosity was then conducted at 90 days ; it shows that the pores larger to 50 nm are remarkably less present for CSA mortars. This thesis brings forward a major and innovative result : the level of alkalinity of the mortar plays an important role in the release of hydrogen gas after mixing and before setting. The presence of these gases creates large porosity in the hardened mortar samples. The second part studies the physical and microstructural aspects of the mortars after being immersed in aggressive environments : pure water and sulfate solution. The substitution rates used in this experiment were 50 % and 100 % by volume as well as the reference mortars with no bottom ash. These samples were then studied in the SEM which showed that CSA/bottom ash mortars were clearly less affected than the OPC/bottom ash mortars. This was highlighted by the porosity, the cracking and the depth of degraded zone

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Simonin, Fabien Olagnon Christian. "Comportement thermomécanique de bétons réfractaires alumineux contenant du spinelle de magnésium." Villeurbanne : Doc'INSA, 2001. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=simonin.

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Muller, Arnaud. "Conversion & résistance en compression des ciments d'aluminates de calcium." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27347/27347.pdf.

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Peysson, Sandrine. "Contribution à l'étude de la Stabilisation de Déchets par du Ciment Sulfo-alumineux." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0008/these.pdf.

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Abstract:

Le ciment sulfoalumineux est constitué d’une phase principale appelée yeelimite, qui est connue pour être un des principaux précurseurs de la formation d’ettringite. L’ettringite est capable d’incorporer de nombreux métaux lourds par des substitutions isomorphes sans altération de sa structure cristalline. Ainsi la mise au point d’un liant destiné au piégeage de métaux a été réalisée. L’étude de l’hydratation du clinker seul et en présence de 4 dosages en gypse (10, 20, 30 et 40 %) a été menée à diverses échéances au moyen de la DRX, ATD-ATG, et de la spectrométrie IR. L’ajout de gypse accélère les réactions d’hydratation. Deux liants optimaux pour la formation d’ettringite ont été retenus : les mélanges 80/20 et 70/30. Le piégeage de 7 polluants synthétiques s’est avéré très efficace : à 28 jours, 99 % des métaux sont piégés. Cependant avec du chromate et bichromate de sodium, des fissurations de la matrice apparaissent pour le mélange 70/30 : le sodium provoque une augmentation de la réactivité de la yeelimite et une dissolution importante du gypse conduisant à une forte production d’ettringite. Avec un dosage en gypse important (30%), la dissolution du gypse se poursuit au cours du temps avec la formation d’ettringite secondaire qui conduit à la dégradation de la matrice. L’ajout de polyol a permis d’améliorer le piégeage du chromate de sodium. D’autre part, l’enrobage de deux types de déchets faiblement radioactifs confiés par le CEA a été réalisé : avec une adjuvantation adaptée, les résultats obtenus en termes de temps de prise, de résistance en compression et de barrière de rétention des polluants se sont avérés excellents
Calcium sulfoaluminate cement is mainly composed of yeelimite known to be a precursor of ettringite formation. Ettringite is able to incorporate several heavy metals by isomorphous substitutions without altering its crystalline structure. The design of a binder required for immobilising heavy metals was undertaken. The hydration study of clinker, and cement containing 4 amounts of gypsum has been carried out by means of XRD, DTA and IR spectrometry. It was pointed out that the addition of gypsum enhances hydration. Two binders were selected : 80/20 and 70/30. The immobilisation of 7 pollutants was very successfull. Nevertheless, damages appeared with the binder 70/30 containing sodium chromate and dichromate : sodium caused activation of yeelimite reactivity and important dissolution of gypsum leading to important ettringite production. With a great amount of gypsum (30 %), dissolution led to secondary ettringite formation which damaged the hardened paste. Adding polyol enhances the retention of sodium chromate. On the other hand, the immobilisation of two types of weakly radioactive wastes supplied by CEA has been made. Results obtained in terms of setting time, compressive strength and leaching were excellent

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Peysson, Sandrine Pera Jean Ambroise Jean. "Contribution à l'étude de la Stabilisation de Déchets par du Ciment Sulfo-alumineux." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=peysson.

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Kuryatnyk, Tetyana. "Insensibilisation à l'eau des mélanges à base de sulfate de calcium par ajout de clinker sulfo-alumineux." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0062/these.pdf.

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Abstract:

Les liants sulfatiques sont des liants économiques mais dont le développement est gêné du fait de leur sensibilité à l'eau. La capacité du clinker sulfo-alumineux à rendre stable à l'eau des mélanges à base de sulfate de calcium ainsi que l'influence de la nature du sulfate de calcium sur les propriétés mécaniques et la microstructure du matériau ont été étudiées. L'insensibilisation à l'eau des mélanges à base de sulfate de calcium a été réalisée par ajout de 30, 50 et 70% de clinker sulfo-alumineux. La présente étude concerne la comparaison des mélanges contenant : gypse naturel et gypse recristallisé ; gypse naturel et β hémi hydrate ; gypse recristallisé et β hémi hydrate. L'étude de l'hydratation des mélanges à base de sulfate de calcium contenant 30, 50 et 70% de clinker sulfo-alumineux a été menée à diverses échéances au moyen de la DRX, ATD - ATG, et de la spectroscopie IR. Il a été montré qu'il se forme de l'ettringite et de la gibbsite quels que soient le rapport sulfate de calcium - clinker sulfo-alumineux ou la nature du sulfate de calcium. Les principaux facteurs déterminant la microstructure et donc les propriétés physiques et la durabilité du matériau ont été retenus : rapport E / S, conditions de conservation (eau ou à l'air), pourcentage de clinker sulfo-alumineux ajouté, nature de sulfate de calcium. A partir de cette étude, il est devenu possible de déterminer la quantité minimale (30%) de clinker sulfo-alumineux assurant la stabilité à l'eau des mélanges. Cependant, il est apparu que les mélanges contenant les deux gypses (naturel ou recristallisé) possèdent une structure cimentaire identique, celle du liant à base d'hémi hydrate est un cas particulier
Binders based on calcium sulfate are cheap but vulnerable in water due to their high solubility. The capacity of calcium sulfo-aluminate clinker to stabilize calcium sulfate based binders as well as the influence of the nature of calcium sulfate on the mechanical properties and microstructure of such materials were investigated. Waterproofing of gypsum based binders was carried out by addition of 30, 50 and 70 % of calcium sulfo-aluminate clinker. The present study compares the bihaviour of pastes containing respectively natural gypsum, recristallized gypsum, and β hemi-hydrate. The study of the hydration of calcium sulfate based binders containing 30, 50 and 70 % of calcium sulfo-aluminate clinker has been carried out by means of XRD, DTA, and IR spectrometry. It was pointed out that ettringite and gibbsite are the main hydrates that formed regardless of the calcium sulfate to calcium sulfo-aluminate clinker ratio or the nature of calcium sulfate. The main factors determining the microstructure and thus the physical properties and the durability of material were the following : W / C ratio, conditions of curing (water or in air), percentage of added calcium sulfo-aluminate clinker, and nature of calcium sulfate. From this study, it became possible to determine the minimal quantity (30 %) of calcium sulfo-aluminate clinker ensuring the stability in water of the different mixtures

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Kuryatnyk, Tetyana Pera Jean Derevianko Viktor. "Insensibilisation à l'eau des mélanges à base de sulfate de calcium par ajout de clinker sulfo-alumineux." Villeurbanne : Doc'INSA, 2007. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?&id=kuryatnyk.

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Simonin, Fabien. "Comportement thermomécanique de bétons réfractaires alumineux contenant du spinelle de magnésium." Lyon, INSA, 2000. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2000ISAL0043/these.pdf.

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Abstract:

L'Etude porte sur le comportement thermomécanique de bétons réfractaires alumineux contenant du spinelle de magnésium, synthétique ou formé in-situ à partir de magnésie. Ces matériaux occupent une place prépondérante dans le garnissage réfractaire des poches de traitement secondaire de l'acier. Nous avons cherché à relier le comportement thermomécanique aux évolutions microstructurales et minéralogiques, dans la gamme de température 20 °C-1600 °C. Les moyens de caractérisation mécanique des matériaux réfractaires étant relativement peu développés, nous proposons des méthodes plus appropriées pour ce type de matériau fortement non linéaire, dont les propriétés sont dominées par son caractère hétérogène et par la présence de nombreux défauts (pores, microfissures. . . ). Le matériau présente un comportement thermomécanique relativement complexe, qui de manière simplifiée, peut être divisé en deux grandes tendances : élastique et endommageable à basse température (jusqu'à 1000 °C) puis visco-plastique à haute température. A basse température, des essais originaux de traction uniaxiale avec enregistrement de l'émission acoustique ont permis de souligner le comportement non linéaire quasi-fragile du matériau. L'endommagement est d'abord caractérisé par un endommagement diffus puis localisé menant à la formation d'une macrofissure. Nous avons montré que les modèles classiques de comportement utilisé pour ce type de matériau étaient relativement éloignés de la réalité. Le phénomène de localisation a été étudié en terme de résistance à la propagation de fissure. Les essais mécaniques à haute température ont montré qu'une simple valeur de contrainte à rupture, préconisée par les normes, n'est pas un critère adéquat pour ces matériaux. En effet, d'importants phénomènes visco-plastiques apparaissent à haute température. Le comportement est dominé par la présence d'une phase vitreuse qui permet des déformations importantes et un fluage conséquent
The study deals with the thermo-mechanical behaviour of aluminous refractory concretes containing magnesium spinel, synthetic or formed in-situ from the reaction between magnesia and alumina. These materials play a role of major importance in the steel treatment processes. We tried to rely the thermo-mechanical behaviour to the micro-structural and mineralogical properties, in the range 20°C-1600°C. Because of the low development of mechanical characterisation methods for refractories, we had to find more suitable ones. The heterogeneous character of the materials and the presence of many defaults (pores, microcracks. . . ) have a great influence on properties. The concrete presents a complex thermomechanical behaviour that can be simplified and separated in two ways: at low temperatures (until 1000°C), elastic and damage behaviour, and at high temperature, visco-plastic. At low temperatures, original pure tensile tests have been conducted with recording of the acoustic emission. The material presents a non Iinear quasi-brittle behaviour, characterised by a damage firstly diffuse and then localised, which finally leads to the formation of a macrocrack. We showed that classical damage behaviour models used for these materials were very far from the real behaviour. The localized damage has been studied in terms of resistance to crack propagation. Mechanical tests at high temperature have shown that a single value of modulus of rupture, recommended by norms, is not an adequate criteria for these materials. Indeed, important visco-plastic phenomena appear at higher temperature, due to the presence of a vitreous phase. This leads to great deformations and consequent creep

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Hajj, Chehade Mohamad. "Biodétérioration de mortiers armés par Acidithiobacillus thiooxidans." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10183/document.

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Abstract:

Les travaux menés dans le cadre de cette thèse abordent la biodétérioration des mortiers armés par les bactéries du genre Acidithiobacillus thiooxidans connues pour rapidement altérer les mortiers et bétons dans les égouts. Les objectifs ont visés à mettre au point un dispositif expérimental permettant de quantifier et de comprendre les mécanismes bio-physico-chimiques impliqués, et à développer un test accéléré permettant de tester différentes formulations de mortiers, notamment, des aluminates de calcium (CAC) et des ciments Portland (OPC). Le dispositif expérimental est basé sur un essai de biolixiviation de mortiers armés par une suspension bactérienne de A. thiooxidans à pH inférieur à 2. Une étude approfondie des conditions de croissance de A. thiooxidans dans un milieu spécifique à cette bactérie ont été nécessaire pour disposer d’un essai de biolixiviation reproductible. A la fin des tests de biolixiviation, les mortiers armés CAC et OPC présentent deux zones altérées à leur surface ayant différentes minéralogies : une zone endommagée très altérée à l’extérieur et une zone intermédiaire moins altérée entre la zone altérée et le cœur sain. L’état de dégradation à été estimé par un indice d’attaque permettant de confirmer quantitativement que les mortiers armés CAC sont moins biodétériorés que ceux à base de ciment OPC. L’essai de biolixiviation mis en place pourrait donc servir de test pour évaluer la performance de diverses formulations de matériaux cimentaires. Les résultats électrochimiques des armatures incorporées dans les mortiers ont montré un effet protecteur plus important du ciment CAC, avec une intensité de corrosion plus faible que celle du ciment OPC
The aim of this PHD is to study the biodeterioration of reinforced mortar by bacteria of the gender A. thiooxidans known for its fast alteration of mortar and concrete in sewer system. The objectives of this study consisted on the development of a new experimental device that allow on one hand to understand and quantify the different biological, chemical and physical mechanisms that may take place in concrete biodeterioration, and on the other hand to serve as basic reactor for an accelerated biodeterioration test allowing the discrimination of new reinforced mortar formulations mainly Portland cement (OPC) and calcium aluminate cement (CAC) formulations. The experimental device consists of a biolixivation of reinforced mortar by a A. thiooxidans bacterial suspension at pH lower than 2. A study of growth conditions of A. thiooxidans in a specific media for this bacterial strain was necessary to procure a reproducible biolixivation essay. At the end of the biolixiviation test the CAC and OPC mortar presented different mineralogy deteriorated zones. One deeply distorted zone in contact with bacterial suspension, a second intermediate zone less damaged than the first one and the cement untouched core. An estimated attack index confirmed that CAC mortars are much more resistant to biodeterioration than OPC cement. Hence the performed biolixivation essay helped to evaluate the performance of various cementitious material formulations in order to prevent biodeterioration by A. thiooxidans. Electrochemical analysis of mortar incorporated armatures demonstrated that CAC mortar composition shows a more protective effect than OPC cement displaying lower corrosion intensity

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Champenois, Jean-Baptiste. "Etude de l’hydratation des ciments sulfo-alumineux par des solutions de borate de sodium : de la spéciation du bore au retard à l'hydratation." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20252/document.

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Abstract:

Dans le circuit primaire des réacteurs nucléaires à eau pressurisée, le bore participe au contrôle des réactions de fission. Le traitement de cette solution génère des déchets aqueux contenant une forte concentration en bore (de 1 à 3 mol/L). Le conditionnement de ces déchets à l'aide d'un ciment silico-calcique est compliqué par le fort pouvoir retardateur des ions borate sur l'hydratation du liant. Un traitement des déchets à la chaux est nécessaire pour précipiter les ions borate sous forme d'hexahydroborite. Cette stratégie, si elle limite le retard d'hydratation, ne le supprime pas. Par ailleurs, l'hexahydroborite est instable en milieu cimentaire et se convertit dans le temps en boroaluminate de calcium. Une autre approche pourrait consister à utiliser un ciment sulfoalumineux bélitique à forte teneur en ye'elimite. Ce liant présente en effet l'avantage de former en quantité importante des phases de type AFm et/ou AFt lors de son hydratation, phases qui peuvent incorporer des ions borate dans leur structure.Au cours de ce travail, l'hydratation de ciments sulfoalumineux par des solutions de borate de sodium a été étudiée au jeune âge et à plus long terme (sur une durée de 2 ans) dans l'objectif de préciser l'influence d'un ensemble de paramètres (pH du déchet, concentration en bore, taux de gypse du ciment) sur la vitesse d'hydratation du liant, la nature des hydrates formés, et les propriétés du matériau obtenu (résistance mécanique, stabilité dimensionnelle). Pour ce faire, une démarche analytique, procédant par complexification progressive des systèmes étudiés, a été mise en œuvre. Ainsi ont été successivement abordées la spéciation du bore en solution alcaline, l'étude des phases précipitant au sein des systèmes {CaO, B2O3, Na2O, H2O}, {CaO, B2O3, Al2O3, H2O} et {CaO, Al2O3, B2O3, SO3, H2O}, puis celle des pâtes de ciment gâchées avec une solution boratée simulant le déchet. L'approche expérimentale a été complétée par des modélisations thermodynamiques s'appuyant sur une base de données spécialement développée pour les besoins de l'étude.Il apparaît que le gypse joue un rôle primordial dans le contrôle de la réactivité du ciment. L'ajout de gypse fixe, par un mécanisme indirect, le pH de la solution interstitielle à une valeur proche de 11, ce qui favorise la précipitation transitoire d'un composé boraté faiblement cristallisé, l'ulexite. La dissolution des phases anhydres du ciment est alors fortement ralentie jusqu'à l'épuisement du gypse, conduisant ainsi à des retards de prise considérables. En l'absence de gypse, le retard à l'hydratation est de plus faible amplitude. Dans ces conditions, le pH de la solution interstitielle atteint des valeurs plus élevées, ce qui permet de déstabiliser rapidement l'ulexite. A plus long terme, les ions borate sont incorporés au sein d'une phase de type AFt, en solution solide avec les ions sulfate. Les résultats obtenus permettent de conclure que ce sont les ciments sulfo-alumineux contenant une faible teneur en gypse qui sont les plus adaptés au conditionnement de solutions à forte concentration en bore
In the primary circuit of pressurized water reactors, boron helps controlling the fission reactions. The treatment of this solution produces aqueous low-level or intermediate-level and short lived radioactive with a high boron concentration (up to 1 to 3 mol/L). Stabilization/solidification of such wastes with calcium silicate cement is complicated by the strong retarding effect of borate ions on cement hydration. A calcium hydroxide addition is required to precipitate borate ions into hexahydroborite. With this approach, the hydration delay is limited, but not suppressed. Besides, hexahydroborite is unstable in the cement paste and is progressively converted into a hydrated calcium boroaluminate phase. Another strategy may consist in using belite calcium sulfoaluminate cement with high ye'elimite content. During hydration, this binder forms indeed large amounts of AFm and/or AFt phases which can incorporate borate ions into their structure.In this work, hydration of calcium sulfoaluminate cement by borated solutions was investigated at early age, and over a 2-year period, in order to determine the influence of a set of parameters (boron concentration and pH of the waste, gypsum content of the cement) on the hydration rate of the binder, on the phase assemblage formed, and on the properties of the resulting material (mechanical strength, volume change). An analytical approach was adopted, based on a progressive increase in the complexity of the investigated systems. The focus was successively placed on the speciation of boron in alkaline solution, on the study of the phases formed within the {CaO, B2O3, Na2O, H2O}, {CaO, B2O3, Al2O3, H2O} and {CaO, Al2O3, B2O3, SO3, H2O} systems, and on the characterization of cement pastes prepared with a borate solution which mimicked the waste. The experimental approach was completed by thermodynamic modelling using a database specially developed for the needs of the study. Gypsum appears to play a key role in controlling the reactivity of cement. The gypsum addition sets, by an indirect mechanism, the interstitial solution pH at a value close to 11, which promotes the precipitation of a poorly crystallized borated compound, ulexite. Dissolution of the anhydrous phases is strongly slowed down until the exhaustion of gypsum, and major delays are observed. Without any gypsum, the hydration delay is shorter. Under these conditions, the pore solution pH reaches higher values after mixing. Ulexite is consequently quickly destabilized. Borate anions are then incorporated into a mixed borate/sulphate AFt type phase. It appears that calcium sulfoaluminate cements with low gypsum contents should be recommended to solidify borated solutions

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Le, Bihan Tina. "Etude du comportement des chapes autonivelantes en ciment sulfo-alumineux : outils expérimentaux et de modélisation." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0056/these.pdf.

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Abstract:

Dans le domaine du bâtiment, le développement des chapes flottantes est freiné du fait d'un relevage des angles, également appelé curling, qui conduit à des désordres dans les revêtements durs. Lors du séchage de la chape, un gradient d'humidité se forme dans l'épaisseur d ela chape. Il en résulte un retrait différentiel dans l'épaisseur qui provoque le curling. Il est donc proposé dans la thèse de considérer le curling comme une conséquence du retrait / gonflement qui caractérise tous les matériaux cimentaires. L'objectif du travail est de faire le lien entre les caractéristiques physiques du matériau formulé constitutif de la chape et les variations dimensionnelles qui se produisent que ce soit en configuration endogène ou non. L'utilisation conjointe des outils expérimentaux et de modélisation permet d'identifier les leviers matériaux permettant d'orienter la conception du matériau pour minimiser le curling. C'est dans ce cadre qu'une chape liquide autonivelante en ciment sulfo-alumineux est étudiée. Elle présente en effet de nombreux avantages et défis relevés dans ce travail. La mise au point et l'adaptation de techniques de caractérisation au très jeune âge (durant les premières 24h) sont un point fort de l'étude. Nous procéderons au suivi des déplacements verticaux de la surface de la chape avant 24h (mesurés par stéréo-corrélation), des déformations linéiques mesurées dès les début de la prise, au suivi de l'hydratation et de ses conséquences sur les propriétés physiques du matériau. La détermination de ces paramètres permet au niveau expérimental de caractériser la chape dès son coulage et apportent des données qui alimentent une approche de modélisation. Celle-ci s'inscrit dans le cadre de la théorie des milieux poreux dans lequel le couplage hydro-mécanique repose sur le mécanisme de couplage entre la pression capillaire et le degré de saturation du matériau. Les études expérimentales et numériques montrent que l'hydratation du matériau, le module d'élasticité et des distributions poreuses jouent un rôle majeur sur les cinétiques d'évolution des variations dimensionnelles. La mesure des variations volumiques fait apparaître une composante de gonflement. La nature de cette déformation est en adéquation avec ce qui est souvent écrit sur le sujet des liants ettringitiques. Néanmoins les mécanismes à l'origine du gonflement ne sont pas encore clairement identifiés dans la littérature. Il semble que la force motrice du gonflement soit liée à la pression de cristallisation d'après les observations au MEB environnemental et à l'évolution de la phase solide d'après la modélisation
In the area of the construction, the development of floating screeds in building is slowed down because of a lifting of angles, also called curling, which leads to disorders in hard coatings. The aim of the work is to link the physical characteristics of the formulated material of the screed and the volume variations that occur, whether in endogenous configuration or not, to minimize curling. The determination of these parameters allows on an experimental level to characterize the screed right from its casting and to give data for a modelling approach. This one is based on the theory of porous environments, where the hydro-mechanical coupling is based on the mechanism of coupling between capillary pressure and the degree of saturation of the material. A self-levelling and liquid screed of calcium sulfo-aluminate cement is studied. The development and the adaptation of techniques of characterizing during the very early age (during the first 24 hours) are a key point of the study. We will follow the vertical movements of the surface of the screed before 24 hours (measured by stereo-correlation), the lineic deformations right since the beginning, the hydration and its consequences on the physical properties of the material. The experimental and numerical studies show that the hydration of the material, the modulus of elasticity and the porous distributions play a major role on the kinetics of evolution of the dimensional variations. A swelling component has been showed. The driving force of the swelling is related to the crystallization pressure according to the observations in the environmental SEM and in the evolution of the solid phase according to the modelling

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Soro, Julien. "Elaboration par coulage en bande et caractérisation de composites fibreux à matrice à base de ciment alumineux." Limoges, 2005. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/277b6612-aad6-4cc7-b012-240bd5893755/blobholder:0/2005LIMO0003.pdf.

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Abstract:

Pour des applications « grand public », correspondant à des besoins en matériaux susceptibles de présenter des performances thermomécaniques intéressantes à des températures de l’ordre de 1200°C, un programme de recherche a été entrepris pour appliquer la technique de coulage en bande à des matériaux de grande diffusion : les ciments alumineux (SECAR 71 – Lafarge-Alumitnates). L'objectif est de fabriquer des matériaux composites à matrice minérale de faible coût, renforcée avec des fibres en configuration 1D ou 2D à plis croisés, pouvant être utilisés en atmosphère oxydante. Les résultats obtenus montrent qu’il est possible de réaliser, par la technique de coulage en bande, des composites à matrice à liaison hydraulique renforcée par des fibres céramiques, présentant un comportement non fragile et conservant un bon niveau de résistance à la rupture après déshydratation
For "large public" utilisation, corresponding to materials with good thermo-mechanical properties at temperatures about 1200°C, a research program was undertaken to apply the tape casting method in to great diffusion materials such as aluminous cements (SECAR 71 – Lafarge-Alumitnates). The object is to manufacture composite materials with low cost mineral matrix reinforced with fibres in 1D or 2D configuration, which can be used in oxidizing atmosphere. The results we have obtained, show that it is possible to make by tape casting, composites with hydraulic binder matrix reinforced by ceramic fibres, presenting a non-fragile behaviour and preserving a good level of rupture strength after dehydration

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Crépault, Étienne, and Étienne Crépault. "Rhéologie des bétons frais à base de ciment d’aluminates de calcium." Master's thesis, Université Laval, 2012. http://hdl.handle.net/20.500.11794/23358.

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Abstract:

L’objet de ce projet est l’étude de la rhéologie des bétons frais à base de ciment d’aluminate de calcium, soit: le LBC et le Ciment Fondu. L’utilisation de ce type de liant hydraulique présente un intérêt substantiel dans le domaine des bétons, tant pour les ouvrages structuraux que pour les réparations en béton. La motivation derrière cette recherche est de mieux comprendre le comportement rhéologique de ce type de béton et ainsi faciliter et élargir leur utilisation dans le domaine du génie civil. Le projet de recherche s’attarde sur différents paramètres spécifiques tels que l’influence du type d’adjuvant, de leurs dosages et de leurs combinaisons, ainsi que l’effet du type de malaxage employé et de sa durée. Pour répondre aux objectifs, la recherche est divisée en deux phases. Une première phase, où les adjuvants sont évalués individuellement, a permis de lancer la seconde, plus complexe, où des conditions de malaxage réalistes, camion toupie et bétonnière mobile, et une combinaison d'adjuvants complète sont mises à l’épreuve. Des résultats forts intéressants ont été obtenus dans cette deuxième phase. L’utilisation d’un superplastifiant en combinaison avec un accélérateur de prise simule l’usage d’une bétonnière mobile. Il est possible d'obtenir, de cette combinaison, de compenser le retard de prise occasionné par le superplastifiant en dosant convenablement l’accélérateur de prise, tout en conservant des propriétés rhéologiques adéquates pour une bonne mise en place. En plus, l’utilisation d’un superplastifiant en combinaison à un retardateur de prise, simulant les conditions de transport dans une bétonnière conventionnelle, a permis de retarder et contrôler le début de la prise. Au point de vue de l’évolution rhéologique, cette combinaison est très efficace lors d’un transport prolongé. Il est possible de retarder la prise en conservant des propriétés rhéologiques adéquates. Pour finir, l’utilisation d’un activateur de prise dans un mélange ayant subi un malaxage prolongé, adjuvanté de superplastifiant et de retardateur de prise, s’est révélée très efficace pour obtenir une durée pratique d’utilisation visée en chantier.
L’objet de ce projet est l’étude de la rhéologie des bétons frais à base de ciment d’aluminate de calcium, soit: le LBC et le Ciment Fondu. L’utilisation de ce type de liant hydraulique présente un intérêt substantiel dans le domaine des bétons, tant pour les ouvrages structuraux que pour les réparations en béton. La motivation derrière cette recherche est de mieux comprendre le comportement rhéologique de ce type de béton et ainsi faciliter et élargir leur utilisation dans le domaine du génie civil. Le projet de recherche s’attarde sur différents paramètres spécifiques tels que l’influence du type d’adjuvant, de leurs dosages et de leurs combinaisons, ainsi que l’effet du type de malaxage employé et de sa durée. Pour répondre aux objectifs, la recherche est divisée en deux phases. Une première phase, où les adjuvants sont évalués individuellement, a permis de lancer la seconde, plus complexe, où des conditions de malaxage réalistes, camion toupie et bétonnière mobile, et une combinaison d'adjuvants complète sont mises à l’épreuve. Des résultats forts intéressants ont été obtenus dans cette deuxième phase. L’utilisation d’un superplastifiant en combinaison avec un accélérateur de prise simule l’usage d’une bétonnière mobile. Il est possible d'obtenir, de cette combinaison, de compenser le retard de prise occasionné par le superplastifiant en dosant convenablement l’accélérateur de prise, tout en conservant des propriétés rhéologiques adéquates pour une bonne mise en place. En plus, l’utilisation d’un superplastifiant en combinaison à un retardateur de prise, simulant les conditions de transport dans une bétonnière conventionnelle, a permis de retarder et contrôler le début de la prise. Au point de vue de l’évolution rhéologique, cette combinaison est très efficace lors d’un transport prolongé. Il est possible de retarder la prise en conservant des propriétés rhéologiques adéquates. Pour finir, l’utilisation d’un activateur de prise dans un mélange ayant subi un malaxage prolongé, adjuvanté de superplastifiant et de retardateur de prise, s’est révélée très efficace pour obtenir une durée pratique d’utilisation visée en chantier.
The purpose of this project is to study the rheology of fresh concrete made from calcium aluminates cement, namely: the LBC and Ciment Fondu. Using this type of hydraulic binder has a substantial interest in the field of concrete, both for structural works and concrete repair. The motivation behind this research is to better understand the rheological behaviour of this type of concrete and thus facilitate and expand their use in the field of civil engineering. The research project focuses on specific parameters such as the influence of type of admixture, their dosages and combinations as well, type of the mixing and it duration. In order to meet the objectives, the research is divided in two phases. A first phase, where the admixtures are individually evaluated, was necessary to launch the second and more complex phase, where realistic mixing conditions have been used. Very interesting results were obtained in this second phase. First, superplasticizers in combination with set accelerators were used to simulate a mobile concrete mixer. It is possible with this combination to compensate the set delay caused by the superplasticizer by using an appropriate dosage of set accelerator, while maintaining adequate rheological properties. Secondly, the use of a superplasticizer with a set retarder, simulating the transportation in a ready-mix truck showed promising results in delaying and controlling the setting time. In terms of rheological evolution, this combination is very effective during a prolonged transport; It is possible to delay the setting time while maintaining adequate rheological properties. The use of an activator added to a mixture which has undergone prolonged mixing and including superplasticizer and set retarder was found very effective in obtaining a practical opentime, or “pot life” for a construction site.
The purpose of this project is to study the rheology of fresh concrete made from calcium aluminates cement, namely: the LBC and Ciment Fondu. Using this type of hydraulic binder has a substantial interest in the field of concrete, both for structural works and concrete repair. The motivation behind this research is to better understand the rheological behaviour of this type of concrete and thus facilitate and expand their use in the field of civil engineering. The research project focuses on specific parameters such as the influence of type of admixture, their dosages and combinations as well, type of the mixing and it duration. In order to meet the objectives, the research is divided in two phases. A first phase, where the admixtures are individually evaluated, was necessary to launch the second and more complex phase, where realistic mixing conditions have been used. Very interesting results were obtained in this second phase. First, superplasticizers in combination with set accelerators were used to simulate a mobile concrete mixer. It is possible with this combination to compensate the set delay caused by the superplasticizer by using an appropriate dosage of set accelerator, while maintaining adequate rheological properties. Secondly, the use of a superplasticizer with a set retarder, simulating the transportation in a ready-mix truck showed promising results in delaying and controlling the setting time. In terms of rheological evolution, this combination is very effective during a prolonged transport; It is possible to delay the setting time while maintaining adequate rheological properties. The use of an activator added to a mixture which has undergone prolonged mixing and including superplasticizer and set retarder was found very effective in obtaining a practical opentime, or “pot life” for a construction site.

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FRYDA, HERVE. "Piegeage du cesium dans des materiaux a base de ciment alumineux et de fumee de silice." Paris 6, 1995. http://www.theses.fr/1995PA066326.

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Abstract:

La cure d'une pate constituee de ciment alumineux, de fumee de silice et d'une solution aqueuse de cesium conduit au piegeage du cesium au sein d'une phase solide hydratee. Une premiere etape d'immobilisation du cesium intervient au debut de la cure, par adsorption au sein d'une phase amorphe microporeuse, riche en aluminium, entourant les particules de fumee de silice. La prolongation de la cure, alors que le ciment est deja hydrate, mene a la cristallisation d'une zeolite: la chabazite. Le cesium se retrouve alors immobilise dans le reseau de ce cristal. Un test de lixiviation severe prouve l'efficacite de cette immobilisation. La chabazite se forme egalement lorsqu'un melange ciment alumineux-fumee de silice, pre-hydrate sans cesium, est mis au contact d'une solution de cesium. La formation de la chabazite est favorisee par la stabilisation de sa structure cristalline par un cation alcalin de taille suffisante. Le cesium et le potassium sont efficaces, mais pas le sodium. Un traitement thermique a haute temperature (1350c) du melange ciment alumineux-fumee de silice hydrate en presence de cesium conduit a la formation d'une phase cesiee tres stable ; la pollucite. La volatilisation du cesium due au traitement thermique est faible et le piegeage du cesium par la pollucite est extremement efficace

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Berger, Stéphane. "Étude des potentialités des ciments sulfo-alumineux bélitiques pour le conditionnement du zinc : de l’hydratation à la durabilité." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10140/document.

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Abstract:

Les ciments silico-calciques sont largement utilisés pour le conditionnement des déchets nucléaires de faible activité. Cependant, les interactions existant entre certains constituants du déchet et les phases cimentaires peuvent perturber l’hydratation de ces dernières. Ainsi, le zinc ZnII, fréquemment rencontré sous forme de sel chloré dans les cendres d’incinération de déchets alpha contenant du PVC ou du néoprène, est connu pour inhiber la prise du ciment Portland. Une solution à ce problème serait d’utiliser un liant de chimie différente, qui présenterait une meilleure compatibilité avec le déchet à conditionner tout en conservant les qualités d’une matrice cimentaire (coût modeste, mise en œuvre aisée, hydratation avec l’eau apportée par les déchets…). Le potentiel des ciments sulfo-alumineux bélitiques pour le conditionnement du zinc ZnII a donc été évalué. Quatre aspects ont été abordés : le déroulement de l’hydratation, les propriétés des liants hydratés, les mécanismes assurant la rétention du zinc et la durabilité des matériaux obtenus (lixiviation et modélisation à l’aide d’un code de transport réactif). Les influences du dosage en gypse, de l’échauffement induit par l’hydratation de pièces massives, et de la teneur en chlorure de zinc ont été déterminées.Il en résulte que les matériaux à base de ciment sulfo-alumineux gypsé à hauteur de 20 % sont de bons candidats pour le conditionnement du zinc : pas de retard d’hydratation, assemblage minéralogique robuste vis-à-vis de la température (dans la gamme 20 – 85°C), bonne résistance mécanique, stabilité dimensionnelle et très bonne rétention du zinc, même lors d’une lixiviation prolongée par l’eau pure
Calcium silicate cements are widely used for low- and intermediate-level radioactive waste conditioning. However, wastes produced by nuclear activities are very diverse and some of their components may chemically react with cement phases. For instance, ashes resulting from the incineration of technological wastes including neoprene and polyvinylchloride may contain substantial amounts of soluble zinc chloride. This compound is known to strongly delay or inhibit Portland cement setting. One approach to limit adverse cement-waste interactions is to select a binder showing a better compatibility with the waste while keeping cement matrix advantages (low cost, simple process, hydration with water provided by the waste…).This work thus investigates the potential of calcium sulfoaluminate cement for zinc ZnII immobilization. Four aspects were considered: hydration (kinetics and products formed), properties of hydrated binders, mechanisms of zinc retention and durability of the cement pastes (based on leaching experiments and modelling). The influence of three main parameters was assessed: the gypsum content of the cement, the concentration of ZnCl2 and the thermal evolution at early age.It follows that materials based on a calcium sulfoaluminate cement containing 20% gypsum are interesting candidates for zinc ZnII stabilization/solidification: there is no delay in hydration, mineralogy of the hydrated phases is slightly dependent on thermal history, mechanical strength is high, dimensional changes are limited and zinc ZnII is well immobilized, even if the cement paste is leached by pure water during a long period (90 d)

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Garcia, Emmanuel. "Approche expérimentale et corrélations dans les systèmes complexes : modes de broyages et réactivités du ciment alumineux fondu." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20110.

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Abstract:

Le travail presente porte sur les relations broyages - reactivites du ciment alumineux fondu. Des relations complexes ont ete mises en evidence : elles mettent en jeu le mode de broyage, les dimensions, les surfaces et la reactivite. Une methodologie specifique adaptee aux systemes granulaires a ete utilisee : elle est fondee sur des bilans multiples croises et systematiques couples avec des fractionnements physiques selon la taille des particules. L'operation de broyage contribue a la constitution de quatre populations granulometriques a travers des mecanismes de division et d'interattraction. Les phenomenes d'interattraction se declinent sous la forme d'agglomerats et d'adsorbats. Les bilans ont montre que les proportions des populations, l'amplitude et la proportion des phenomenes d'interattraction, dependent du procede de broyage, notamment des modes de contraintes et de l'aerodynamique. Les modes des populations sont des invariants du materiau. La reactivite chimique du ciment alumineux fondu presente une complexite averee. Elle se deduit a la fois des populations et des phenomenes d'interattractions. Le broyeur devient ainsi un reacteur de division - agglomeration auquel la reactivite du ciment est liee de maniere directe et complexe.

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Gimet-Bréart, Nathalie. "Description des évolutions physico-chimiques d'un ciment alumineux du jeune âge et au cours de son vieillissement : caractérisation ultrasonore in-situ en mode infini et en réflexion." Limoges, 2001. http://www.theses.fr/2001LIMO0004.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'etudier l'evolution physico-chimique d'une pate de ciment au jeune age (entre 0 et 24 heures) et au cours de son vieillissement (jusqu'a 5 mois). L'originalite de cette etude reside dans la caracterisation d'un ciment alumineux, qui se comporte tres differemment selon les conditions environnementales, par une technique ultrasonore en mode infini et en reflexion. Apres la mise au point de cette technique ultrasonore, l'accent est mis sur les correlations entre les donnees extraites des mesures in-situ et les donnees obtenues par des methodes ex-situ plus classiques (atd, atg et drx), permettant de connaitre les caracteristiques physico-chimiques du materiau. Les resultats experimentaux concernent un ciment alumineux secar71 (fabrique par la societe lafarge) et sa phase majoritaire (l'aluminate monocalcique ca). Une etude est realisee a temperature constante (20\c) et pour differentes dilutions (rapport massique e/c variant de 0,3 a 0,4) puis une seconde examine l'effet des differences de temperature (5\c, 20\c, 40\c et 60\c) sur le jeune age comme sur le vieillissement. Cette demarche permet de demontrer qu'au jeune age, les variations des parametres ultrasonores sont le reflet d'au moins un phenomene macroscopique : la duree de rigidification du materiau, et de deux phenomenes microscopiques : le processus a l'origine de la formation des phases hydratees (dissolution/precipitation) qui se deduit de l'evolution propre de la vitesse de propagation, d'une part, et le debut du changement morphologique des hydrates, information contenue dans le parametre coefficient de reflexion, d'autre part. Dans cette meme approche, il apparait qu'au cours du vieillissement, la variation de la vitesse de propagation est tres fortement liee a la microstructure du materiau (porosite, tortuosite) et a la nature des interfaces entre phases. L'ensemble des resultats obtenus met l'accent sur la pertinence d'une approche multi-echelle d'un materiau afin d'expliquer son comportement a court, moyen et long terme. Dans cette optique, le ciment est un exemple tres probant.

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Koga, Guilherme Yuuki. "Comportement à la corrosion de renfort en acier noyé dans des matrices de ciment sulfo-alumineux bélitique en fonction de l'hydratation." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI023.

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Abstract:

Le béton est le matériau le plus utilisé dans le monde. Son succès vient de son accessibilité et ses performances mécaniques, surtout lorsqu'il est renforcé par de l'acier. Dans le béton, l'acier doux est naturellement protégé par la formation d'une couche d'oxyde protectrice. Ceci est possible avec l'alcalinité du béton résultant de l'hydratation du ciment Portland.Cependant, la fabrication du ciment Portland est responsable de 5 à 7% des émissions anthropiques mondiales de CO2. Le développement du ciment Belite-Ye'elimite-Ferrite (BYF) comme liant alternatif est une solution prometteuse avec une diminution de 20 à 30% des émissions de CO2 par rapport à la production de ciment Portland. Les propriétés sont en cours d'évaluation et la possibilité d'utiliser l’acier doux en renfort sans corroder en fait partie.Cette thèse traite de la corrosion de l'acier incorporé dans des matériaux à base de ciment BYF sous différents angles. Tout d'abord, une étude d'hydratation détaillée a été effectuée pour comprendre l'évolution de l'électrolyte, c'est-à-dire de la solution interstitielle et de l'assemblage de phases. Ensuite, la passivation des barres d'armature d'acier ordinaire intégrées dans des mortiers renforcés a été étudiée. De plus, des analyses ont été effectuées avec des échantillons d'acier immergés dans des extraits aqueux de pâtes de ciment équivalentes pour caractériser la structure et l'épaisseur du film passif. Enfin, l'impact des chlorures initiaux sur la corrosion des mortiers renforcés a été évalué.L'hydratation a été caractérisée par plusieurs techniques, au jeune âge et pendant un an, avec des techniques telles que la calorimétrie isotherme, la spectroscopie d'émission optique par plasma à couplage inductif, la thermogravimétrie, la diffraction des rayons X et la porosimétrie par intrusion au mercure. L'évolution de l'acier dans les mortiers a été évaluée avec des techniques électrochimiques. L'applicabilité des techniques non destructives courantes (potentiel de demi-cellule, résistance à la polarisation linéaire, et l'impédance électrochimique) a été validée par des mesures de polarisation potentiodynamique large et une inspection visuelle. Le film passif formé dans des extraits aqueux des mortiers a été caractérisé par des techniques électrochimiques couplées aux mesures de spectroscopie de photoélectrons aux rayons X. Une fois que la passivation établi, l'impact des chlorures initiaux sur les mortiers renforcés a été évalué.Pour le BYF, le processus d'hydratation et les assemblages de phases hydratées sont différents du ciment Portland, mais la solution interstitielle est finalement très basique après un jour (pH de 13). La principale différence est le pH qui est inférieur (10.6) avant la prise. Les mesures ont montré que l'acier se passive avec le même niveau de protection qu’avec le ciment Portland. La différence est le temps nécessaire pour atteindre le meilleur niveau de protection (28 jours avec le ciment BYF au lieu de 7 jours avec le ciment Portland). Les échantillons d’acier immergés dans des extraits aqueux de ciment Portland et BYF après 28 jours d’hydratation ont présenté une épaisseur et une composition similaires, indiquant que le milieu BYF est aussi protecteur que celui de Portland. L'acier passive dans les mortiers BYF (E/C = 0.5) contenant 0.4% de chlorures par masse de ciment, ce qui ne remet pas en question, pour ce nouveau ciment, la limite imposée par la norme européenne EN-206 aux bétons armés
Concrete is the most widely used material in the world. The success lies on its affordability and mechanical performance, especially when reinforced with steel. Once embedded in the concrete, mild steel is naturally protected by the formation of a protecting oxide layer. This is possible thanks to the alkalinity of the concrete which results from the hydration of the Portland cement.However, Portland cement manufacturing is responsible of about 5 to 7% of the global anthropogenic CO2 emissions. The development of Belite-Ye’elimite-Ferrite (BYF) cement as alternative binder is a promising solution with a decrease of 20 to 30% in CO2 emissions compared to Portland production. The properties are being evaluated and the possibility of using mild steel reinforcement without corroding is part of it.This thesis approaches the corrosion of steel embedded in BYF cement based materials from various angles. First, a detailed hydration study was performed to understand the evolution of the “electrolyte”, i.e. of the pore solution and of the phase assemblage. Second, the passivation of ordinary steel rebar embedded in reinforced mortars was investigated. In addition, analyzes were carried out with steel samples immersed in aqueous extracts of equivalent cement pastes to characterize the structure and the thickness of the passive film. Finally, the impact of the initial chlorides on corrosion of reinforced mortars was evaluated.The hydration was characterized by several techniques, at early-age and then over one year, with techniques such as isothermal calorimetry, inductively coupled plasma optical emission spectroscopy, thermogravimetry, X-ray diffraction and mercury intrusion porosimetry. The evolution of steel embedded in mortars was evaluated with several electrochemical techniques. The applicability of current non-destructive techniques (half-cell potential readings, linear polarization resistance and electrochemical impedance spectroscopy) has been validated by large potentiodynamic polarizations and visual inspection. The passive film formed in aqueous extracts of the mortars was characterized with electrochemical techniques coupled to X-ray photoelectron spectroscopy measurements. Once the passivation understood, the impact of the initial chlorides on the reinforced mortars was evaluated.For the BYF, the hydration process and the hydrated phase assemblages are different from Portland cement, but the interstitial solution is finally very basic after one day (pH of 13). The main difference is the pH that is lower (10.6) before setting. The measurements showed that steel was effectively passivated in BYF mortars with the same level of protection as with Portland cement. The difference between the BYF and Portland cement is the time required that to reach the greatest level of protection (28 days instead of 7 days), probably because of initial lower pH value. The steel immersed in Portland and BYF aqueous extracts obtained after 28 days of hydration exhibited similar thickness and composition of protective layer, indicating that BYF media was as protective as Portland ones. Steel passivates in BYF mortars (W/C = 0.5) containing 0.4% chlorides by cement mass which is in agreement with the limit imposed by the European Standard EN-206 to reinforced Portland concretes

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Berger, Stéphane. "Etude des potentialités des ciments sulfo-alumineux bélitiques pour le conditionnement du zinc De l'hydratation à la durabilité." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00595609.

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Abstract:

Les ciments silico-calciques sont largement utilisés pour le conditionnement des déchets nucléaires de faible activité. Cependant, les interactions existant entre certains constituants du déchet et les phases cimentaires peuvent perturber l'hydratation de ces dernières. Ainsi, le zinc ZnII, fréquemment rencontré sous forme de sel chloré dans les cendres d'incinération de déchets alpha contenant du PVC ou du néoprène, est connu pour inhiber la prise du ciment Portland. Une solution à ce problème serait d'utiliser un liant de chimie différente, qui présenterait une meilleure compatibilité avec le déchet à conditionner tout en conservant les qualités d'une matrice cimentaire (coût modeste, mise en oeuvre aisée, hydratation avec l'eau apportée par les déchets...). Le potentiel des ciments sulfo-alumineux bélitiques pour le conditionnement du zinc ZnII a donc été évalué. Quatre aspects ont été abordés : le déroulement de l'hydratation, les propriétés des liants hydratés, les mécanismes assurant la rétention du zinc et la durabilité des matériaux obtenus (lixiviation et modélisation à l'aide d'un code de transport réactif). Les influences du dosage en gypse, de l'échauffement induit par l'hydratation de pièces massives, et de la teneur en chlorure de zinc ont été déterminées. Il en résulte que les matériaux à base de ciment sulfo-alumineux gypsé à hauteur de 20 % sont de bons candidats pour le conditionnement du zinc : pas de retard d'hydratation, assemblage minéralogique robuste vis-à-vis de la température (dans la gamme 20 - 85°C), bonne résistance mécanique, stabilité dimensionnelle et très bonne rétention du zinc, même lors d'une lixiviation prolongée par l'eau pure.

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Dhoury, Mélanie. "Influence des ions lithium et borate sur l'hydratation de ciments sulfo-alumineux : application au conditionnement de résines échangeuses d'ions boratées." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS014/document.

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Abstract:

Dans les réacteurs nucléaires à eau pressurisée, une solution d'acide borique de pH contrôlé par ajout de lithine est injectée dans le circuit primaire. Le bore joue le rôle de neutrophage et participe au contrôle des réactions de fission. La solution du circuit primaire est épurée par passage sur colonnes de résines échangeuses d'ions. Ces résines sont périodiquement renouvelées et constituent un déchet de faible activité. Outre des radionucléides, elles contiennent majoritairement des ions borate et lithium. Elles sont actuellement conditionnées dans une matrice organique avant stockage en site de surface. Une évolution du procédé est envisagée, avec remplacement de la matrice organique par une matrice minérale. Cette thèse évalue les potentialités des ciments sulfo-alumineux pour le conditionnement de résines boratées en présence de lithium. Ces liants présentent en effet l'avantage de former des hydrates capables d'insérer les ions borate dans leur structure, et leur hydratation est moins retardée que celle des ciments silico-calciques conventionnels. Une démarche analytique, procédant par complexification progressive des systèmes étudiés, est mise en œuvre. Ainsi, l'hydratation de ciments sulfo-alumineux à forte teneur en ye'elimite est-elle successivement étudiée en présence (i) de sels de lithium, (ii) d'hydroxyde de lithium et de borate de sodium, et (iii) d'hydroxyde de lithium et de résines boratées. L'approche expérimentale est complétée par des simulations thermodynamiques s'appuyant sur une base de données développée pour les besoins de l'étude. Il apparaît que les ions lithium accélèrent l'hydratation du ciment sulfo-alumineux en diminuant la durée de la période d'inertie thermique. Le mécanisme mis en jeu implique la précipitation d'un hydroxyde mixte d'aluminium et de lithium. Au contraire, le borate de sodium ralentit l'hydratation du ciment sulfo-alumineux en augmentant la durée de la période d'inertie thermique. Une espèce riche en bore et sodium, l'ulexite, précipite transitoirement dès le début de l'hydratation. En sa présence, la dissolution de la ye'elimite reste lente. Lors de l'ajout simultané d'hydroxyde de lithium et de borate de sodium dans la solution de gâchage, les mécanismes observés pour chacune des espèces considérées séparément se superposent. Un troisième processus vient s'ajouter dans le cas d'un ciment non gypsé : le lithium favorise la formation initiale d'une phase AFm boratée qui disparaît au profit d'une phase AFt boratée lorsque l'hydratation s'accélère. Les résultats obtenus permettent in fine de proposer une première formulation d'enrobage de résines boratées dont les propriétés sont compatibles avec les exigences requises pour une matrice de conditionnement sur la durée de l'étude
In pressurized water reactors, a solution of boric acid, the pH of which is controlled by the addition of lithium hydroxide, is injected in the primary circuit. Boron acts as a neutron moderator and helps controlling the fission reactions. The primary coolant is purified by flowing through columns of ion exchange resins. These resins are periodically renewed and constitute a low-level radioactive waste. In addition to radionuclides, they mainly contain borate and lithium ions. They are currently encapsulated in an organic matrix before being stored in a near-surface repository. An evolution of the process is considered, involving the replacement of the organic matrix by a mineral one.In this PhD study, the potential of calcium sulfoaluminate cements (CSAC) to solidify / stabilize borated resins in the presence of lithium is investigated. These binders have the advantage to form hydrates which can incorporate borate ions in their structure, and their hydration is less retarded than that of Portland cement.An analytical approach is adopted, based on a progressive increase in the complexity of the investigated systems. Hydration of ye'elimite-rich CSAC is thus successively investigated in the presence of (i) lithium salts, (ii) lithium hydroxide and sodium borate, and (iii) lithium hydroxide and borated ion exchange resins. The experimental investigation is supplemented by thermodynamic modelling using a database specially developed for the needs of the study.Lithium ions are shown to accelerate CSAC hydration by decreasing the duration of the period of low thermal activity. The postulated mechanism involves the precipitation of lithium-containing aluminum hydroxide. On the contrary, sodium borate retards CSAC hydration by increasing the duration of the period of low thermal activity. Ulexite, a poorly crystallized mineral containing sodium and borates, transiently precipitates at early age. As long as ulexite is present, dissolution of ye'elimite is strongly slowed down. When sodium borate and lithium hydroxide are simultaneously introduced in the mixing solution, these two mechanisms are superimposed. With a gypsum-free cement, a third process is additionally observed: lithium promotes the initial precipitation of a borated AFm phase which is later converted into a borated AFt phase when hydration accelerates.Finally, based on the achieved results, a cement-based formulation is designed for the encapsulation of borated resins. Its properties fulfill the requirements for a conditioning matrix over the duration of the study

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Nguyen, Ngoc Lam. "Étude de la microstructure des liants ettringitiques influence sur les propriétés macroscopiques : Résistance et variation dimensionnelle." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0006/document.

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Abstract:

Les liants ettringitiques dont la composition est formée principalement par du ciment d’aluminate de calcium et par du sulfate de calcium, sont très utilisés dans le cadre des mortiers techniques pour des applications telles que les mortiers de ragréage, les chapes autonivelante, les mortiers de réparation…. en raison de leurs propriétés de durcissement rapide et de résistance initiale élevée. Néanmoins, en fonction de la quantité des matières premières utilisées dans la composition et de leur nature, ces liants peuvent présenter à jeune âge ainsi qu’à long terme, des comportements différents. En particulier et dans le cadre de ce travail, l’influence de la nature et du dosage en sulfate de calcium sur l’hydratation des mortiers ettringitiques comme le début de prise, le changement de l’état liquide à l’état solide, les variations dimensionnelles, la résistance et le vieillissement à long terme (jusqu’à 330 jours) pour différentes conditions de conservations ont été déterminées. Ces caractéristiques ont été évaluées selon différentes techniques expérimentales de rhéologie, de mesure des variations volumiques, de calorimétrie isotherme, de spectroscopie infrarouge, de porosimétrie par intrusion de mercure, de diffraction des rayons X et thermogravimétrie
The ettringite binder whose composition is mainly formed by the calcium aluminate cement and calcium sulfate, are widely used in mortars for technical applications such as patching mortars, the self -leveling screeds, repair mortars etc… thanks to their fast hardening ability and high early strength. However, depending on the amount and types of raw materials used in the composition, the properties of these types of binder have different behaviors at early age and at long-term. And in particular in this work, the influence of the nature and dosage of calcium sulfate on the consequences of ettringite mortars hydration as the beginning of setting time, the change from the liquid state to the solid state, dimensional change, the resistance, porosity, the progress of hydration and ageing until 330 days at different conservation conditions were determined. These characteristics were assessed by different experimental techniques such as rheology, chemical shrinkage, autogenous shrinkage, isothermal calorimetry, infrared spectroscopy, mercury intrusion porosimetry, X-ray diffraction, Thermogravimetric analysis

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Tlaiji, Tala. "Développement et caractérisation du comportement thermomécanique des matériaux composites TRC." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1116/document.

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Abstract:

Afin de renforcer et de protéger les structures du Génie Civil vis-à-vis des incendies, un programme de recherche a été entrepris sur le développement d'un nouveau matériau composite TRC. Le composite TRC est généralement constitué de deux composants, le renfort textile et la matrice cimentaire. Les nouveaux composites du projet sont formulés d'une matrice phosphatique ou alumineuse avec des renforts textiles continus utilisant le verre, le carbone ou des hybrides. L'objectif de ce travail est d'examiner et de développer un TRC satisfaisant les critères de performances thermomécaniques. Le premier niveau de conception est de définir une méthodologie de caractérisation permettant d'identifier les caractéristiques thermomécaniques et les propriétés physico-chimiques des TRC à haute température. Plusieurs régimes de chargement thermique et mécanique couplé ainsi que des analyses thermiques ont été appliqués et pris en compte pour les différentes formulations de TRC. Dans une première partie expérimentale, l'effet du refroidissement et de la nature de la matrice sur le comportement thermomécanique de TRC a été étudié. La deuxième partie des essais explore le comportement thermomécanique et thermo-physico-chimique de deux familles de TRC. La première famille était formée d'une matrice phosphatique et des fibres de verre E. Cette partie concerne l'adhérence qui peut Ãªtre développée au niveau de l'interface fibre-matrice par deux géométries différentes de textile verre E. L'efficacité du renfort est améliorée ensuite par une pré-imprégnation par une résine époxy. La deuxième famille de composite traite le renforcement d'une matrice alumineuse par des grilles de carbone. Cette famille a subi plusieurs modifications. Un chargement de la matrice par de l'alumine et de verre micronique n'a pas été suffisant pour améliorer le comportement du TRC. Une nouvelle grille de carbone a été ensuite utilisée et des couches de fibres discontinues de verre Mat AR ont été insérées dans la matrice. Ces couches de Mat AR créaient une bonne isolation thermique mais présentaient un problème de délaminage. Enfin l'ajout des fibres de polypropylène au sein d'un mortier alumineux à granulométrie étagée présentait des résultats satisfaisants. Après la recherche et la validation du TRC le plus performant, la fonction de " bouclier thermique " des matériaux isolants a été traitée afin d'améliorer la stabilité thermomécanique des TRC
In order to strengthen and protect civil engineering structures from fires, a research program was undertaken for the development of new TRC composite materials. The TRC composite generally consists of two components, the textile reinforcement and the cement matrix. The new composites of the project are formulated with an inorganic phosphate cement or an aluminous matrix with continuous textile reinforcements using glass, carbon or hybrids. The purpose of this work is to examine and develop TRC that meets the thermomechanical performance criteria. The first level of design is to define a characterization methodology, which identifies the thermomechanical characteristics and physicochemical properties of TRC subjected to high temperature. Several coupled thermal and mechanical loading regimes as well as thermal analyses were applied and taken into account for different TRC formulations. In a first experimental part, the nature of the matrix and the cooling effect on the thermomechanical behaviour of TRC were studied. The second part of the experimental work explores the thermomechanical and thermo-physico-chemical behaviour of two families of TRC. The first family of TRC was formed of a phosphate cement and E-glass textile. It examines the bond that can be developed through the fibre-matrix interface by two different geometries of textile. The effectiveness of the reinforcement is then improved by a pre-impregnation by a resin epoxy. The second family of TRC deals with the reinforcement of an aluminous matrix by carbon grids. This family has undergone several changes. Filling of the matrix with alumina and micron glass was not sufficient to improve the behaviour of TRC. A new carbon grid was then used and layers of Mat AR glass fibres were inserted into the matrix. These layers of Mat AR created good thermal insulation but presented a delamination problem. Finally, the addition of polypropylene fibres in an aluminous mortar with graded granulometry showed satisfactory results. After the search and validation of the most efficient TRC, the "heat shield" function of insulating materials was processed to improve the thermomechanical stability of TRC

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Kedziora, Charlotte. "Propriétés d’usage et mécanismes d’hydratation du système ternaire [Ciment Alumineux – Sulfate de Calcium – Laitier de Haut Fourneau] à haute teneur en sulfate de calcium : De l’approche expérimentale à la modélisation." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0047/document.

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Abstract:

L’étude menée s’attache à évaluer le potentiel d’activation du laitier de haut fourneau dans un liant ternaire constitué de ciment alumineux, de sulfate de calcium et de laitier. Dans ce système ternaire, le constituant majoritaire est le sulfate de calcium. Le potentiel d’un tel système n’est pas encore connu mais cette étude vise à renseigner sur les principaux avantages et limites d’utilisation. D’un point de vue des propriétés d’usage de ce liant, la prise, le durcissement rapide et la montée des résistances sont assurés par le liant ettringitique. Ensuite, et uniquement si la dessiccation est évitée, le laitier de haut fourneau réagit et dans ce cas, l’apport du laitier dans de tels systèmes est double. Il contribue à l’augmentation des performances mécaniques à moyen et long terme et à limiter l’expansion sous eau. D’un point de vue de la compréhension des mécanismes d’hydratation, une démarche expérimentale originale est mise en place et dévoile le potentiel du laitier. Elle est basée sur la comparaison des performances obtenues avec différentes cures. Le potentiel d’hydratation du laitier est amplifié lorsque le système subit un séchage puis une réhydratation. Cependant, les techniques utilisées (diffraction des rayons X et calorimétrie différentielle à balayage) ne sont pas adaptées au suivi et à la quantification de laitier consommé. Ainsi, la compréhension de l’hydratation s’appuie sur des techniques dites indirectes. Une semi-quantification par diffraction des rayons X est réalisée pour le suivi et l’évaluation de la mayénite, le sulfate de calcium (anhydre ou dihydraté), la syngénite et l’ettringite, l’analyse thermogravimétrique permet de mesurer le degré d’hydratation du système, et la porosimétrie mercure informe sur les changements microstructuraux. La plus grosse difficulté dans ces travaux a porté sur le suivi et la quantification des phases amorphes (anhydres ou hydratées), telles que le laitier, les gels de C-S-H et d’AH3, et c’est pour cette raison qu’une approche par modélisation a été mise en place afin d’identifier le rôle de chaque constituant du système ternaire [Ciment Alumineux – Sulfate de Calcium – Laitier] et particulièrement du laitier lors de l’essai de réhydratation. L’approche par modélisation permet de mieux identifier les phénomènes chimiques et physiques ayant lieu lors de l’hydratation du liant. Elle est utilisée pour expliquer les observations macroscopiques (comme les performances mécaniques) et aide à déterminer les cinétique d’hydratation dans le milieu poreux. Le modèle utilisé n’est pas encore parfaitement au point mais il a permis d’identifier les différentes séquences d’hydratation (à savoir que le liant ettringitique réagit dans les premiers instants et qu’ensuite, l’hydratation de l’anhydrite entraine la formation de gypse et l’hydratation du laitier est effective à long terme) et de confirmer que la réaction du laitier est lente
The potential of activation of a Ground Granulated Blast Furnace Slag has been evaluated into a ternary system comprising of a Calcium Sulfate as major component and a Calcium Aluminate Cement. This system is not well known and the main goal of this study is to determine its main advantages and limitations. From the usage properties point of view, fast setting and initial strengths are governed by the ettringitic binder. Then, and only if the dehydration is avoided, slag reacts. In this case, slag contributes to the increase of mechanical performances at medium and long terms and to limit the expansion under water. From an understanding point of view, the original experimental approach reveals the potential of the slag. It is based on a comparison of performances with different types of curing methods. The potential of hydration of the slag is amplified when the system is dehydrated during a few days and then rehydrated. However, slag contribution is complex to establish because analytical methods to follow-up slag consumption (such as X-ray Diffraction and Differential Scanning Calorimetry analysis) are not well adapted. So, to understand the hydration mechanisms, indirect approaches are used. Semi-quantitative methods by X-ray Diffraction to follow-up the mayenite, calcium sulfate, syngenite and ettringite, ThermoGravimetric Analysis to measure degree of hydration and Mercury Intrusion Porosimetry to identify microstructural changes have been carried. The most important difficulty concerns the identification and quantification of amorphous phases such as slag, C-S-H and AH3. That is why a modelling approach is necessary to understand the role of each compound in the ternary mixture and in particular the obvious contribution of slag during rehydration test. This modelling approach increases knowledge of the physical and chemical phenomena in this ternary binder. It is useful to explain the observed macroscopic properties such as strength and helps to determine the kinetics of hydration in porous environment. Even if this model is still under development, it has allowed identifying the sequences of hydration (ettringitic binder reacts at very initial time, then anhydrite transforms into gypsum and slag reacts at long term) and confirms therefore that the reaction of slag is slow

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Nguyen, Hai Trung. "Transfert hydrique dans le milieu poreux réactif : Application à l’étude de séchage d’une pâte pure ettringitique au jeune âge." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI124/document.

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Abstract:

Les chapes autonivelantes sont souvent composées de ciment alumineux et de sulfate de calcium pour assurer une prise rapide. Le ciment alumineux est généralement à base de monocalcium aluminate (CA). Récemment, un nouveau ciment alumineux riche en mayénite (C12A7) a été conçu pour optimiser l’application des chapes par l’augmentation de la quantité d’ettringite formée. Le développement de l’hydratation au jeune âge (pendant les premières 24 heures) de ce type de produit est pourtant très peu connu. L’objectif principal de cette étude est d’évaluer l’interaction entre l’hydratation au jeune âge et le séchage naturel à travers un modèle de couplage. Ce modèle est appliqué à l’étude d’une pâte pure ettringitique composée de ciment riche en C12A7 et de plâtre alpha. Tout d’abord, un modèle cinétique d’hydratation, initialement développé en système dilué, a été proposé pour étudier l’hydratation d’une pâte pure ettringitique en condition endogène. Il permet de décrire l’évolution en fonction du temps de la porosité, de la teneur en eau, des quantités de phases (réactifs et hydrates). Un modèle de distribution de rayon de pores a été aussi proposé. Ce modèle permet d’obtenir la courbe de pression capillaire au jeune âge nécessaire pour la modélisation des transferts hydriques. Ensuite, une modélisation complète des transferts hydriques a été présentée. Elle a montré que l’hypothèse d’une pression de gaz constante conduit à une surestimation de perte de masse pour des matériaux à faible perméabilité. Pourtant, pour le cas des ciments alumineux, cette hypothèse peut être retenue pour simplifier le couplage avec le modèle cinétique d’hydratation. Enfin, une modélisation des couplages entre l’hydratation et la dessiccation a été développée. L’originalité de ce modèle porte sur l’intégration de la courbe isotherme issue du modèle de distribution poreuse dans la modélisation des transferts hydriques via une fonction Matlab. Le modèle a été capable de reproduire la cinétique de perte de masse d’un échantillon de pâte pure ettringite réactive soumis au séchage précoce. La nécessité de la prise en compte de l’évolution de température a été mise en évidence. De plus, le modèle a prévu un arrêt précoce de l’hydratation à la surface séchante après 10 heures d’hydratation. L’effet de la dessiccation atteint une profondeur de 5 mm sur un échantillon de 3 cm d’épaisseur
Self-leveling flooring compounds (SLC) are often composed of calcium aluminate cements (CAC) and calcium sulfate to ensure rapid setting. The mineral composition of calcium aluminate cements is usually designed around monocalcium aluminate (CA). Recently, a new cement with the main compound of mayenite (C12A7) has been designed to optimize the application of SLC by increasing the amount of ettringite in the hydration product. However, there is a lack of knowledge related to early-age hydration (during the first 24 hours) of this type of product. The main objective of this study is to evaluate the interaction between early-age hydration and natural drying through a coupling model. This model is applied to the study of an ettringite binder composed of cement rich in C12A7 and plaster First, a kinetic model of hydration, initially developed in a diluted system, has been proposed to study the hydration of an ettringite paste under endogenous conditions. It allows to describe the evolution as a function of time of the porosity, the water content, and the quantities of phases (reactants and hydrates). A model of pore size distribution has also been proposed. This model allows us to obtain the capillary pressure curve at early-age, which is necessary for the modeling of moisture transport. Then, a complete modeling of water transfers was presented. It has shown that the assumption of constant gas pressure leads to an overestimation of mass loss for weakly permeable materials. However, for the case of CAC, this hypothesis can be retained to simplify the coupling with the kinetic model of hydration. Finally, a modeling of the coupling between hydration and desiccation has been developed. The originality of this model concerns the integration of the isothermal curve resulting from the pore size distribution model in the modeling of water transfers via a Matlab function. The model was able to reproduce the kinetics of mass loss of a sample of ettringite binder subjected to early drying. The role of temperature was also elucidated. In addition, the model predicted an early stop of hydration on the drying surface after 10 hours of hydration. The effect of desiccation reaches a depth of 5 mm on a sample with a thickness of 3 cm

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Nguyen, Tien Dung. "Apport des aluminates de calcium vis-à-vis de la résistance à l'eau des sulfates de calcium hydratés." Thesis, Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0002.

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Abstract:

Les sulfates de calcium sont des matériaux économiques et écologiques. Pourtant leur utilisation dans le domaine de la construction est assez limitée du fait de leur sensibilité à l’eau. La capacité des ciments alumineux (CAC) à diminuer la sensibilité à l’eau des sulfates de calcium ainsi que les mécanismes d’insensibilisation ont été étudiés. L’insensibilisation à l’eau des sulfates de calcium a été réalisée par ajout de faibles quantités de ciment alumineux (≤ 30%). Quatre sulfates de calcium de nature différente : gypse, hémi-hydrate α et β, anhydrite synthétique ont été étudiés. L’étude des mécanismes d’insensibilisation à l’eau des sulfates de calcium par ajout du ciment Fondu, menée à différentes analyses de la microstructure : IR, DRX, ATD-TG, MEB, a mis en évidence deux approches : la formation de l’ettringite insoluble et la formation du gel d’AH3 qui colle les grains de sulfate de calcium soluble. La nature des phases cristallochimiques du ciment alumineux a des influences sur les caractéristiques mécaniques, la sensibilité à l’eau ainsi que la durabilité des mélanges [sulfate de calcium / CAC]. L’étude des mélanges [anhydrite synthétique / laitier / CAC] offrent des perspectives intéressantes notamment concernant le développement des liants à faible empreinte CO2
Calcium sulphate materials are economical and ecological. But their use in the construction is quite limited because of their sensibility to water. The capacity of aluminate cement (CAC) to decrease the water sensibility of calcium sulphate and the mechanisms of insensibilisation were investigated. Waterproofing of gypsum base materials was carried out by addition of small amounts of aluminate cement (≤ 30%). Different nature of calcium sulphates : gypsum, hemihydrate α and β, synthetic anhydrite was studied. The study of mechanisms of insensibilisation to water of calcium sulphate by adding cement Fondu, with different analysis of microstructure : IR, DRX, ATD-TG, MEB, revealed two approaches : formation of ettringite insoluble and formation of gel AH3 that stick soluble grains of calcium sulphate. The nature of phases of aluminate cement has influences on the mechanical properties, sensibility to water and durability of mixtures [calcium sulphate / CAC]. The studies of mixtures [synthetic anhydrite / slag / CAC] offer interesting perspectives for the development of binders with low imprint CO2

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Tixier, Raphaël. "Etude mineralogique et mecanique de la phase liante de graves routieres." Toulouse 3, 1987. http://www.theses.fr/1987TOU30133.

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Abstract:

Comparaison des caracteristiques mineralogiques et des proprietes mecaniques de melanges equiponderaux de fillers calcaires, dolomitiques ou quartzeux avec 5 liants : ciment portland, ciment alumineux, ciment au laitier, cendres volantes chaux eteinte et fumees de silice condensees chaux residuaire. Evocation d'un nouveau liant routier, par melange de cendres volantes, fumees de silice condensees et chaux (l'additivite des proprietes se realisant pour des proportions particulieres)

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Budan, Birsen. "Investigation of the early age hydration of four calcium aluminates in the framework of radioactive waste conditioning." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2021. http://www.theses.fr/2021UPSLS067.

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Abstract:

Lorsque des déchets nucléaires irradiants sont conditionnés en matrice cimentaire, l’eau contenue dans la solution porale et dans les hydrates peut être radiolysée, conduisant notamment à la production de dihydrogène. Dans le cas de déchets fortement irradiants, la maitrise de ce terme source hydrogène dans un site d’entreposage et/ou de stockage peut constituer un enjeu de sûreté. Ce terme source hydrogène peut-être limité en diminuant la quantité d’eau mise en œuvre pour élaborer les matrices cimentaires de conditionnement, ou en choisissant un liant cimentaire dont les produits d’hydratation présentent un faible rendement de production radiolytique de dihydrogène. De ce point de vue, les ciments alumineux pourraient présenter un intérêt significatif par rapport aux ciments silico-calciques. En effet, l’hydratation des ciments alumineux conduit à des assemblages minéralogiques dont les hydrates présentent une bonne stabilité sous irradiation. Toutefois, la vitesse d’hydratation de ces ciments est parfois élevée et incompatible avec les contraintes d’un atelier de cimentation industriel. Il convient donc de mieux comprendre les mécanismes d’hydratation de ces phases pour éventuellement mieux les contrôler.Dans le cadre de ce travail, le déroulement de l’hydratation de quatre aluminates de calcium anhydres synthétiques, se distinguant l’un de l’autre par leur rapport C/A, a été étudié. En particulier, ont été examiné, leur vitesse d’hydratation, leur degré d’hydratation et l’assemblage minéralogique formé. Les suivis d’hydratation ont été réalisés par microcalorimétrie isotherme et conductimétrie quand les phases ont été caractérisées par analyse thermogravimétrique, par diffraction des rayons-x et par résonance magnétique du solide. Toutes les expériences ont été réalisées à 25 °C. Les résultats du suivi de l’hydratation de pâtes de ciment et de suspensions cimentaires nous ont permis de conclure que les vitesses d’hydratation sont d’autant plus grandes que le rapport C/A de l’anhydre considéré est élevé. De plus, l’étude de l’hydratation de ces phases anhydres en suspension a permis d’identifier les chemins réactionnels suivis par chacun des systèmes étudiés. Notamment, il a été démontré que la formation d'hydroxyde d'aluminium limite la cinétique d'hydratation des phases anhydres dont le rapport C/A est inférieur ou égal à 1. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail pourront permettre à terme d’orienter le choix du ciment alumineux à mettre en œuvre pour le conditionnement de déchets irradiants
This Ph-D project takes place in the framework of nuclear waste conditioning in cementitious matrices. When an irradiating nuclear waste is stabilized and solidified in a cementitious matrix, the radiolysis of water molecules from the pore solution and from the hydrates themselves yields dihydrogen. In the case of highly irradiating wastes, the release of dihydrogen raises safety issues for storage and/or disposal facilities. The release of hydrogen gas by radiolysis can be limited by reducing the amount of water used for the elaboration of the cement or by choosing a cement binder with hydrates showing a good stability under irradiation. As far as radiolysis is concerned, calcium aluminate-based cements are of significant interest in comparison to calcium silicate cements. The hydration of calcium aluminate cements leads to mineralogical assemblages with a low radiolytic yield of dihydrogen. However, the hydration of these cements is sometimes too fast and incompatible with the industrial process requirements. The objective of this thesis is thus to better understand the underlying mechanisms of the hydration of the calcium aluminates present in calcium aluminate-based cements.Specifically, the course of hydration of four synthetic anhydrous calcium aluminates, varying one from each other by their C/A ratio, is studied at 25°C from the point of view of their hydration rate, their degree of hydration and the resulting mineralogical assemblages by a combination of isothermal calorimetry, thermogravimetric analysis, x-ray diffraction and solid-state nuclear magnetic resonance. Monitoring the hydration by isothermal calorimetry in pastes and by conductimetry in suspensions show that the higher the C/A ratio of the considered anhydrous phase, the higher the hydration rate. Finally, studying the hydration of each of these phases in suspension makes it possible to point out the reaction path followed by each studied system. This work also demonstrated that aluminium hydroxide formation limits the kinetics of hydration of anhydrous phases with a C/A ratio lower than or equal to 1. The results obtained in the framework of this thesis can help optimizing the design of a calcium aluminate cement-based matrix to be used for the conditioning of irradiating wastes

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Lahalle, Hugo. "Conditionnement de l'aluminium métallique dans les ciments phospho-magnésiens." Thesis, Dijon, 2016. http://www.theses.fr/2016DIJOS048/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur le conditionnement de déchets radioactifs dans une matrice cimentaire. Il vise plus particulièrement à évaluer la compatibilité chimique entre un mortier à base de ciment phospho-magnésien et l’aluminium métallique. Dans un premier temps, les processus physico-chimiques responsables de la prise et du durcissement du ciment phospho-magnésien sont étudiés : la diffraction des rayons X (DRX), la thermogravimétrie (ATG) et la résonance magnétique nucléaire (RMN-MAS du 31P et 11B) permettent d’identifier les phases solides précipitant au cours de l’hydratation du ciment ; la spectroscopie à plasma à couplage inductif (ICP-AES), la conductimétrie et la pH-métrie apportent des informations sur la composition de la solution porale. Dans un second temps, la corrosion de l’aluminium dans des mortiers phospho-magnésiens est étudiée par suivi du potentiel d’équilibre (OCP) et par spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE).Le ciment phospho-magnésien est préparé à partir d’oxyde de magnésium (MgO) et de dihydrogénophosphate de potassium (KH2PO4). En présence d’eau, il s’hydrate selon un processus de dissolution / précipitation. La dissolution des réactifs conduit principalement à la formation de K-struvite (MgKPO4.6H2O), précédée par celle de deux hydrates intermédiaires : la phosphorrösslerite (MgHPO4.7H2O) et la phase Mg2KH(PO4)2.15H2O. L’acide borique retarde l’hydratation du ciment en ralentissant la formation des hydrates. La précipitation initiale d’un ou plusieurs composés boratés et phosphatés amorphes ou très mal cristallisés ainsi que la stabilisation des cations en solution (magnésium, potassium) pourraient en être la cause. Par comparaison avec une matrice à base de ciment Portland, la corrosion de l’aluminium dans le mortier phospho-magnésien est fortement limitée.Le pH de la solution interstitielle, proche de la neutralité, est en effet situé dans le domaine de passivation de l’aluminium. La corrosion dépend de plusieurs paramètres : elle est favorisée pour un rapport massique eau/ciment (e/c) très supérieur à la demande chimique en eau du liant (e/c = 0.51) ainsi que par la présence d’acide borique. Au contraire, le nitrate de lithium ajouté à l’eau de gâchage agit comme un inhibiteur de corrosion. Un mécanisme de corrosion en 4 étapes permet de modéliser les diagrammes d’impédance. L’évolution de la vitesse de corrosion et de la production de dihydrogène qui lui est associée peut alors être calculée au cours du temps. Les résultats obtenus sont en bon accord avec les mesures expérimentales du dihydrogène relâché par des plaques d’aluminium enrobées dans un mortier phospho-magnésien
This work deals with the stabilization / solidification of radioactive waste using cement.More particularly, it aims at assessing the chemical compatibility between metallic aluminum and mortars based on magnesium phosphate cement. The physical and chemical processes leading to setting and hardening of the cement are first investigated. X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TGA) and nuclear magnetic resonance spectroscopy (31P and11B MAS-NMR) arefirst used to characterize the solid phases formed during hydration, while inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy analysis (ICP-AES), electrical conductimetry and pH measurementsprovide information on the pore solution composition. Then,the corrosion of metallic aluminum in magnesium phosphate mortars is studied by monitoring the equilibrium potential and by electrochemical impedance spectroscopy (EIS).Magnesium phosphate cement is prepared from a mix of magnesium oxide (MgO) and potassium dihydrogen orthophosphate (KH2PO4). In the presence of water, hydration occurs according to a dissolution – precipitation process. The main hydrate is K-struvite (MgKPO4.6H2O). Its precipitation is preceded by that of two transient phases: phosphorrösslerite (MgHPO4.7H2O) and Mg2KH(PO4)2.15H2O. Boric acid retards cement hydration by delaying theformation of cement hydrates. Two processes may be involved in this retardation: the initial precipitation of amorphous or poorly crystallized minerals containing boron and phosphorus atoms, and/or the stabilization of cations (Mg2+, K+) in solution.As compared with a Portland cement-based matrix, corrosion of aluminum is strongly limited in magnesium phosphate mortar. The pore solution pH is close to neutrality and falls within the passivation domain of aluminum. Corrosion depends on several parameters: it is promoted by a water-to-cement ratio (w/c) significantly higher than the chemical water demand of cement (w/c = 0.51), and by the addition of boric acid. On the contrary, lithium nitrate, dissolved in the mixing solution, acts as a corrosion inhibitor.A 4-step mechanism makes it possible to model the impedance diagrams. The evolution of the corrosion rate and of the amount of dihydrogen released with ongoing hydration is then calculated The results are in good agreement with the experimental determination of the H2 production by aluminum sheets embedded in magnesium phosphate mortar

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Chen, Xiaolin. "Influence des ions aluminates sur la composition, la structure et les propriétés cohésives des hydrosilicates de calcium, constituants principaux de la pate de ciment Portland hydratée." Dijon, 2007. http://www.theses.fr/2007DIJOS072.

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Abstract:

Le ciment Portland est un matériau comportant des phases silicates et aluminates. Les hydrosilicates de calcium (C-S-H), issus de l’hydratation des phases silicates, sont majoritaires et assurent la cohésion de la pâte de ciment. L’hydratation des phases aluminates conduit à la présence d’ions aluminates en solution, qui peuvent se substituer aux silicates des C-S-H, donnant ainsi un alumino-silicate de calcium hydraté noté C-S-A-H. Cette thèse consiste à étudier l’influence de la substitution Al/Si sur la composition, la structure et les propriétés cohésives des particules de C-S-H. Des C-S-H ont été équilibrés dans des solutions d’hydratation de Ca3Al2O6 (C3A, une des phases du ciment) pour tenter une substitution Si/Al dans le solide. La caractérisation des solides obtenus et de leur solution d’équilibre indique que des C-S-A-H de stoechiométrie Al/Si contrôlée et de structure cristallographique analogue à celle des C-S-H ont été obtenus. Une étude de l’interface C-S-A-H/solution a été menée par AFM et mesures de mobilité életrophorétique des particules. Grâce à une nouvelle méthode de décomposition des spectres RMN MAS 27Al permettant une quantification de chaque type d’aluminium dans le solide, une répartition de l’aluminium a été proposée dans l’hypothèse d’une structure de type tobermorite. A partir de cette répartition, une simulation des spectres RMN 29Si a été réalisée. Les spectres expérimentaux sont conformes à la prédiction, ce qui valide l’hypothèse de structure des C-S-A-H et l’attribution des sites pour l’aluminium. Enfin, l’analyse quantitative globale indique que le taux de substitution Al/Si du C-S-H dans une pâte de ciment est de 0,04
Portland cement is mostly constituted of silicates and aluminates phases. When cement is hydrated, the main appearing component is calcium silicate hydrate (C-S-H) which results from the silicate phases hydration. The C-S-H is responsible for the cement paste setting. Aluminate phases after hydration, will produce the aluminate ions in the solution. It is well known that aluminate ions may substitute Si in C-S-H to form calcium alumino-silicate hydrate which is called C-S-A-H. This work aims to determine the effect of the Al/Si substitution on composition, structure and cohesion of C-S-H particles. C-S-H powders have been equilibrated in Ca3Al2O6 (C3A, one of cement components) hydration solutions in order to involve the Al/Si substitution in the solid. The analyses of the equilibrium solutions and solids show that C-S-A-H with tobermorite-like crystallographic structure and different Al/Si ratios have been obtained. AFM and electrokinetic investigations have been performed to describe the C-S-A-H/solution interface. An aluminum speciation on the solid has been achieved thanks to a new decomposition method of NMR 27Al spectra. By this method, we can distinguish and quantify each aluminum site in the solid and give a hypothesis of the structure based on tobermorite. With this structure, we have simulated the NMR 29Si spectra. These calculated spectra are in very good agreement with the experimental ones, which corroborates our C-S-A-H structure hypothesis. Finally, the overall quantitative analysis shows that the Al/Si ratio of C-S-H in a cement paste is around 0. 04

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Bilodeau, Josée. "Influence de polyélectrolytes sur la cinétique d'hydratation et les propriétés rhéologiques de ciments alumineux." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp04/mq26542.pdf.

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Vitry, Solweig. "Additifs colloïdaux organiques de ciments alumineux auto-nivelants : synthèse, ineractions, contribution aux propriétés finales." Lyon 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LYO10274.

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Abstract:

Les adjuvants polymère peuvent apporter de signifcatives améliorations à diverses propriétés de mortiers et de bétons. Cependant, même si de nombreux produits commerciaux sont actuellement sur le marché, il est impossible à ce jour d'établir un lien formel entre les caractéristiques physico-chimiques de l'adjuvant et son impact sur différentes propriétés du matériau auquel il est ajouté. L'objectif de cette étude est donc la synthèse d'adjuvants modèles afin d'étudier les impacts respectifs de deux aspects des latex : les propriétés liées à la nature chimique du polymère (hydrophilie et Tg), ainsi que celles liées à la nature de la surface des particules (tensioactifs et colloïdes protecteurs de différentes natures, charges greffées). Il sera alors possible d'associer chaque modification des proprités du mortier à la caractéristique du latex qui en est à l'origine. Nous étudierons ensuite la stabilité de l'adjuvant, son adsorption éventuelle sur les phases minérales ainsi que sa localisation dans la microstructure du mortier. Enfin, nous montrerons que la présence d'un adjuvant polymère modifie le processus d'hydratation du ciment et influence directement le nombre ainsi que la taille des hydrates formés

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Chloup-Bondant, Myriam. "Etude des mécanismes réactionnels dans l'hydratation des silicates et aluminates tricalciques en présence d'un filler calcaire." Nancy 1, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1996_0003_CHLOUP_BONDANT.pdf.

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Abstract:

Ce travail de recherche porte sur la réactivité du carbonate de calcium dans l'hydratation des silicates et aluminates tricalciques, constituants principaux du ciment Portland. L'influence du filler calcaire sur ces ciments simplifiés a été étudiée à différents temps d'hydratation en faisant appel à diverses techniques d'analyse : DRX, MEB, DSC, ATG, RMN du 29 Siet IR. Un ciment Portland hydraté conduit à un pH de l'ordre de 12-13, donc la première partie de cette recherche constitue l'étude de la solubilité du calcaire en milieu basique. En seconde partie, il a été démontré l'incorporation des ions C02-3 dans un gel noté CxSyCuHz et la cristallisation de la portlandite. La coexistence de ces phases conduit à la formation de solutions solides CxSyCuHz-CH. En troisième partie, l'hydrolyse de C3A en présence ou en l'absence de filler calcaire confirme les travaux de plusieurs checheurs. Enfin nous avons vu dans un dernier temps, l'hydratation d'un ciment simplifié (C3S + C3A) en présence ou en l'absence de carbonate de calcium et de CaSO4. Les formations d'un gel CxSyAtCuHz, d'ettringite, de C4ACH11 et de portlandite ont été mises en évidence. La cohabitation de ces différentes phases entraîne l'existence de complexes chimiques et d'ettringites mixtes. L'influence du milieu de conservation sur ces différentes éprouvettes a également été étudiée
This study shows how limestone reacts in the hydration of tricalcium aluminate and silicate, main constituents of Portland cement. The effect of limestone is characterized for different hydration times with different analytical techniques: XRD, SEM, DSC, TGA, 29Si NMR and IR Portland cement hydration gives a pH equal to 12 to 13, so in the first part of this study, limestone solubility in basic solutions is investigated. In the second part, we show the incorporation of coexistence of these phases, the formation of solid solutions CxSyCuHz-CH occurs. Third, C3A hydration with or without limestone agrees with litterature. Endly, we study the hydration of a simple cement (C3S + C3A) with or without calcium carbonate and CaSO4. Formation of CxSyAtCuHz ,ettringite, C4ACH11 and portlandite are noted. The cohabitation of these phases entail the existence of chemical complexes and substitued ettringite. The effect of different atmospheres on the samples is also studied

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Benabdillah, Jalil. "Le système alumine khi-CaO-H2O, les aluminates de calcium hydrates et les processus d'hydratation : influence de la composition, de la température et du temps." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20126.

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Abstract:

Une nouvelle approche pour l'etude du systeme caoal#2o#3h#2o a ete adoptee en utilisant l'alumine de transition khi dont la filiation avec la bayerite a permis d'explorer de nouveaux equilibres. La synthese et l'hydratation des composes c#3a, c#1#2a#7 et ca, equivalents anhydres de c#3ah#6, c#2ah#8 et cah#1#0, a permis l'etablissement des chemins de leurs cristallisations. Les caracterisations des 4 principaux hydrates cah#1#0, c#2ah#8, c#4ah#1#3 et c#3ah#6, ont ete effectuees grace a 3 techniques croisees : rayons x, atdatg et meb. L'etude des comportements thermiques de ces hydrates a mis en evidence leur tres grande labilite. Les hydrates alumino-calciques sont tous metastables et donnent par decomposition la gibbsite et la vaterite. En outre, le suivi de l'hydratation des melanges chaux-alumine khi en systeme statique a 20c, representatif des processus qui gerent l'hydratation du ciment alumineux, a permis de confirmer la metastabilite de c#2ah#8, c#4ah#1#3 et surtout celle de c#3ah#6.

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Hanna, Bassam. "Contribution à l'étude de la structuration des mortiers de ciment portland contenant des particules ultra-fines." Toulouse, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAT0004.

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Abstract:

Etudes de l'influence sur le comportement mecanique des mortiers de six ajouts ultra-fins (trois fumees de silice condensee et trois alumines de synthese), en constatant l'absence d'influence d'une eventuelle reaction pouzzolanique et par contre l'influence du remplissage des porosites

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Begarin, Farid. "Etude de paramètres endogènes et exogènes au ciment Portland ordinaire influençant l'hydratation de sa phase principale : le silicate tricalcique." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845948.

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Abstract:

Ce travail consacré à l'étude des différents paramètres influençant l'hydratation de la phase silicate principale du Ciment Portland Ordinaire (OPC) a été réalisé au Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB). Cette étude s'inscrit dans le cadre du projet " Crystal Growth Control " initié par BASF dans le but de contrôler et de prévoir le mieux possible l'hydratation du Ciment Portland Ordinaire. La dissolution de l'alite, comme celle du C3S pur, est rapide dans l'eau pure. La vitesse diminue avec l'écart à l'équilibre et la concentration en ions aluminates en solution. On observe également une adsorption sur la surface de l'alite de l'aluminium libéré par la dissolution. La germination et la croissance des C-S-H a été étudié d'une part, en présence d'aluminates en solution et d'autre part en présence de sels inorganiques connus pour être des accélérateurs de l'hydratation du ciment Portland Ordinaire. La présence d'aluminium ne modifie pas la germination initiale des C-S-H mais semble participer directement à l'origine de la période dormante du ciment. L'hydratation du C3S dans des solutions salines conduit à former pendant la germination initiale d'autant plus de C-S-H que la solution est concentrée. De plus la morphologie des germes est modifiée. Chaque germe doit contenir plus de matière en occupant moins de surface. La simulation de l'ensemble de la courbe d'avancement de l'hydratation observée dans les solutions de sels de nitrates et d'halogénures de calcium, sodium et potassium à l'aide du modèle de croissance par agrégation de particules cubiques confirme l'anisotropie au cours de la croissance des germes. La vitesse de croissance des C-S-H perpendiculairement à la surface des grains augmente avec la concentration et l'effet est très dépendant de la nature de l'anion. Ce comportement est à rapprocher des séries d'Hofmeister

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Bernard, Ellina. "Magnesium silicate hydrate (M-S-H) characterization : temperature, calcium, aluminium and alkali." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCK025/document.

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Abstract:

Les différentes options envisagées par la France et la Suisse pour le stockage de déchets radioactifs en couches géologiques profondes argileuses prévoient l’utilisation d’importants volumes de matériaux cimentaires. Les liants dits bas-pH ont été développés afin de limiter la perturbation de la roche encaissante par le panache alcalin. Les études expérimentales menées sur les interfaces béton bas-pH-argile mettent systématiquement en évidence la formation de phases silico-magnésiennes, potentiellement de silicate de magnésium hydraté (M-S-H), mal modélisées à cause de données thermodynamiques limitées. Cette étude a pour objectif de caractériser ces phases en température, en présence d’aluminium, calcium et d’alcalins pour alimenter les bases de données thermodynamiques et améliorer les calculs sur les évolutions physico-chimiques des bétons bas pH et éventuellement des bétons de Portland. Des suspensions de M-S-H ont été synthétisées à partir d'oxyde de magnésium et de fumée de silice à différentes températures, à différents temps de réaction et différents rapports Mg/Si. Un panel de techniques d’analyses de chimie du solide et des mesures en suspensions couplées à des analyses des phases liquides a été utilisé pour caractériser les phases synthétisées. Initialement, et quel que soit le Mg/Si total choisi pour la synthèse, un M-S-H avec un rapport Mg/Si ~1 précipite en présence de brucite et de silice amorphe. Lorsque l’équilibre du système est atteint, 2 à 3 ans à 20 °C ou 1 an à 50 et 70 °C, le Mg/Si varie de ~0,8 à ~1,4. La température a peu d'influence sur le M-S-H formé même si le M-S-H se forme plus rapidement et qu’il est légèrement moins stable thermodynamiquement lorsque la température augmente. A l'équilibre, sa structure mal définie est comparable à des nano-cristallites de phyllosilicates hydratés avec une surface spécifique supérieure à 200 m2/g. Un modèle de solution solide pour le M-S-H a été calculé et ajouté à la base de données.Dans un second temps, les travaux ont été focalisés sur la formation de M-S-H à partir de silicate de calcium hydraté (C-S-H) avec un faible Ca/Si (= 0,8) et de magnésium. Le C-S-H n’est pas stable à des pH avoisinant un pH = 10, ce qui favorise la précipitation de M-S-H. Des recherches détaillées montrent que du calcium peut être faiblement incorporé dans le M-S-H (Ca/Si ≤ 0,10), et des solutions solides contenant du calcium ont été ajoutés à la base de données. Pour des pH supérieurs à 10-10,5, les C-S-H et M-S-H coexistent. L’observation par MEB-EDS d’une interface en cellule de diffusion entre C-S-H (Ca/Si=0,8 représentant un liant bas pH) et M-S-H (Mg/Si=0,8), couplée à la modélisation de celle-ci en transport réactif, sur la base des nouvelles données thermodynamiques dérivées des expériences précédentes, montrent la détérioration rapide du C-S-H et la précipitation de M-S-H dans le disque C-S-H, ainsi qu’une absorption homogène du calcium dans le disque de M-S-H.L’augmentation du pH en solution favorise la sorption de cations. Des M-S-H présentant une sorption de sodium jusqu'à Na/Si ~ 0,20 en absence de brucite ont été observés à des pH avoisinants 12,5. La sorption sur le M-S-H est favorisée dans l'ordre Na+ < Mg2+ < Ca2+. Enfin, l'aluminium s’incorpore dans le M-S-H pour former du M-A-S-H. Un rapport Al/Si jusqu’à 0,2 est observé dans des suspensions synthétisées en présence d’aluminate de sodium ou de métakaolin. Les données de RMN de l’aluminium ont montré que celui-ci est présent dans les sites tétraédriques et octaédriques du M-A-S-H. La phase formée a une structure similaire à celle du M-S-H avec un degré de polymérisation des silicates et une charge effective de surface comparables
The various options to store radioactive wastes in deep geological strata considered in France or Switzerland include the use of large volumes of cementitious materials for infrastructure in contact with argillaceous rocks. So-called low-pH binders were developed to minimize disruption to the surrounding rock by the alkaline plume. Studies conducted on the interaction zone between concrete and clay systematically highlighted the formation of magnesium silicate phases including magnesium silicate hydrate (M-S-H) at the interfaces, which can presently be modeled only partially due to incomplete thermodynamic data. The purpose of this study was to characterize these phases in temperature, aluminum, calcium, and alkali conditions in order to provide the thermodynamic data and improve the calculations on physicochemical evolutions of low-pH concretes and possibly Portland concretes.M-S-H phases were synthesized from magnesium oxide and silica fume in batch experiments at different temperatures, for various times and varying Mg/Si. A large number of different techniques such as chemical solid characterizations coupled with suspension investigations and liquid analyses were used to characterize the phases synthesized. Initially a M-S-H phase with Mg/Si equal to 1 was precipitated in addition to amorphous silica and brucite whatever the total Mg/Si used for the synthesis. After long equilibration times, 2 to 3 years at 20°C or 1 year at 50 and 70°C, the Mg/Si in M-S-H ranged from ~0.8 to ~1.4. The temperature had little influence on the M-S-H formed even if the M-S-H formation occurred faster and M-S-H was thermodynamically slightly less stable when the temperature was increased. At or near to equilibrium, M-S-H phases were characterized with ill-defined structure comparable to nano-crystallite, hydrated phyllosilicates with a surface area greater than 200 m2/g. A M-S-H solid-solution model was calculated and implemented in the thermodynamic database.It was observed that M-S-H also form from calcium silicate hydrate (C-S-H) with a Ca/Si = 0.8 in the presence of additional magnesium. In batch experiments, a low pH of the suspensions (pH ≤ 10) destabilized C-S-H or prevented its formation and favored the precipitation of M-S-H. Detailed investigations showed that small amounts of calcium could be incorporated in M-S-H (Ca/Si ≤0.10), such that also calcium containing end-members were added to the M-S-H solid-solution. At pH ≥ 10-10.5, two separate silicate phases coexist: C-S-H and M-S-H. The interface between a simplified “low-pH” binder mimicked by C-S-H with Ca/Si = 0.8 and a magnesium-rich environment mimicked by M-S-H with Mg/Si = 0.8 confirmed these phenomena. SEM-EDS observations and reactive transport modelling using the thermodynamic data derived in the batch experiments showed the fast deterioration of the C-S-H and the precipitation of M-S-H in the C-S-H disk at the interface and a homogeneous uptake of calcium in the M-S-H disk.The increase of pH favors the sorption. M-S-H with a sodium uptake up to Na/Si ~ 0.20 and without brucite formation were observed at high pH (12.5). The sorption on M-S-H was favored in the order Na+ < Mg2+ < Ca2+. Finally, aluminum was incorporated into M-S-H to form magnesium alumino-silicate hydrate (M-A-S-H). An Al/Si ratio up to 0.2 was observed in presence of sodium aluminate or metakaolin. 27Al MAS NMR data showed that aluminum was present in both tetrahedral and octahedral sites of M-(A-)S-H. The M-(A-)S-H formed had a similar structure as M-S-H with a comparable polymerization degree of the tetrahedral silicates and a similar surface charge

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Costa, Eugenio Bastos da. "Aproveitamento do resíduo de anodização do alumínio na produção do cimento sulfoaluminato de cálcio belítico." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2013. http://hdl.handle.net/10183/86465.

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Abstract:

Embora o uso do cimento Portland com altos teores da fase alita [silicato tricálcico - C3S – (CaO)3.(SiO2)] seja difundido mundialmente, argumentos ambientais indicam a fabricação de cimentos com baixos teores desta fase e altos teores da fase belita [silicato dicálcico - C2S, (CaO)2.(SiO2)] justamente ao contrário do que é produzido atualmente. A alita tendo mais cálcio que a belita, libera mais CO2 para a atmosfera quando ocorre a decomposição do calcário (CaCO3 CaO + CO2 ) durante sua fabricação. Além disso, o C2S é formado a uma temperatura mais baixa (800 a 900ºC) que a temperatura em que o C3S (1350 a 1450ºC) é formado, necessitando desta forma, menos combustível e produzindo um cimento de moagem mais facilitada, tornando-o mais eco-eficiente. Um aspecto negativo dos cimentos belíticos é que os mesmos atingem seu nível máximo de resistência em idades mais avançadas, e este comportamento não é considerado adequado na indústria da construção civil atual, que busca alta produtividade em um curto espaço de tempo. Uma maneira de eliminar este problema seria acelerando as reações iniciais de hidratação e endurecimento. Uma alternativa à esta questão é combinar estes clínqueres belíticos com agentes expansivos de base sulfoaluminato ou em uma produção simultânea no clínquer, tais como os sulfoaluminato de cálcio belítico (CSAB), sendo estes ligantes considerados de baixo impacto ambiental. No entanto, o cimento CSAB requer uma maior quantidade de alumina, que geralmente é provinda da bauxita na sua fabricação. Devido ao elevado custo da bauxita para a produção deste cimento, a utilização de resíduos ricos em alumina é uma opção que pode agregar valor ao resíduo e aumentar a disponibilidade de ligantes de reduzido impacto ambiental. Desta forma, este trabalho apresenta uma alternativa para utilização do resíduo na produção do cimento CSAB. Foi realizada a caracterização físico-química do resíduo estudado, e são apresentados os resultados da produção de clínqueres CSAB formados a partir de três misturas, com variações no teor deste resíduo. As propriedades físico-mecânicas destes clínqueres foram avaliadas e comparadas com um clínquer referência e um cimento Portland comercial, da mesma forma, técnicas de difração de raio X, calorimetria e termogravimetria foram utilizadas para verificar a formação dos produtos de hidratação de pastas. Desta maneira, foi demonstrado que o aproveitamento do resíduo de anodização do alumínio para a produção do cimento CSAB é viável tecnicamente. O produto gerado possui características especiais, apresentando elevado desenvolvimento da resistência mecânica nas primeiras horas de hidratação.
Although currently Portland cement with high alite [(CaO)3.(SiO2)] content is the most used globally, environmental advices call for changes on the production for cements with lower alite and higher belite [(CaO)2.(SiO2)] contents. Alite, having more calcium than belite, releases more CO2 to the atmosphere in the course of cement manufacture, due to limestone decomposition (CaCO3 CaO + CO2 ). Besides, belite is formed at lower temperatures (800- 900ºC) than alite (1350-1450ºC), and for this reason less fuel is necessary for the process. Additionally, clinker is easier to grind, resulting in a less energy demanding and more sustainable process. However, belite cements reach the maximum strength level at later ages, drawing back the fast and active civil construction industry, which aims high productivity in a short time spam. In order to minimize this problem it is possible to accelerate the initial hydration reactions and hardening by combining the belite clinkers with expansive sulfoaluminate base agents, or in a simultaneous clinker production, such as calcium sulfoaluminate belite cements (CSAB). These binders have lower environmental impact. However, CSAB cement requires a higher amount of alumina, which comes from bauxite. As this material is costly, the use of alumina-rich residues comes as an option to aggregate value to the residue and to increase the availability of low environmental impact binders. This work presents an alternative use for alumina-rich residues in CSAB cement production. Physicochemical characterization of the aluminium anodizing sludge is presented together with results of the production of CSAB clinkers from 3 mixtures, with different residue content. Properties of the produced clinkers were evaluated and compared to a control clinker and to an ordinary Portland cement. X-ray diffraction, calorimetry and thermogravimetry analysis track the formation of hydration products in the cement pastes. The use of aluminium anodizing sludge to produce CSAB cement was proved to be technically viable, as the generated product has special characteristics, presenting high mechanical strength development at the first hours of hydration.

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Stephant, Sylvain. "Etude de l'influence de l'hydratation des laitiers sur les propriétés de transfert gazeux dans les matériaux cimentaires." Thesis, Dijon, 2015. http://www.theses.fr/2015DIJOS090/document.

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Abstract:

L’utilisation de ciment à haute teneur en laitier est envisagée dans le cadre du conditionnement des déchets nucléaires. Dans ce contexte, il est nécessaire de connaître les propriétés structurales et de transport des gaz formés par la radiolyse de l’eau contenue dans cette matrice. Selon la littérature, ces propriétés sont impactées par l’ajout de laitier de haut-fourneau. L’objectif de cette thèse est de relier les processus d’hydratation des ciments au laitier aux propriétés de transport des gaz. La première partie de cette étude est consacrée à l’étude de l’hydratation des ciments au laitier. La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du silicium et de l’aluminium a été utilisée pour suivre l’évolution de la quantité des différentes phases anhydres du clinker (C3S, C2S, C3A et C4AF) et des principaux oxydes de la phase vitreuse du laitier (SiO2, Al2O3, MgO et SO3). La quantité de calcium dissoute provenant du laitier a, quant à elle, été déduite en comparant la quantité de portlandite [Ca(OH)2] mesurée par ATG avec celle calculée par un logiciel de spéciation chimique (Phreeqc). Cette approche a permis de déterminer l’évolution du degré d’hydratation des principaux oxydes de la phase vitreuse du laitier dont une dissolution progressive (comparé au clinker) et incongruente (la vitesse de dissolution des différents oxydes et différente) a ainsi pu être mise en évidence. Cette plus faible réactivité du laitier a pu être mise en relation, pour un temps donné, avec la diminution de la quantité d’eau liée au ciment, de la contraction chimique et de la chaleur dégagée. La prise en compte quantitative de la dissolution des phases du clinker et des oxydes du laitier permet une description plus précise de la minéralogie. La deuxième partie de ce travail porte sur l’évolution de la microstructure et de son influence sur les propriétés de transport en phase gazeuse (diffusion et perméabilité). L’évolution du coefficient de diffusion effectif à l’hélium et à l’azote et de la perméabilité intrinsèque a été suivie au cours du temps et comparée à l’évolution de certaines grandeurs, telles que la porosité globale, le diamètre d’entrée critique, la surface spécifique et le degré de connectivité des pores. Les résultats montrent une diminution du coefficient de diffusion effectif et de la perméabilité au cours du temps, ce qui a pu être relié, pour un même matériau, à la diminution de la porosité totale. Une réduction de ces propriétés avec la teneur croissante de laitier a également été observée. Cette baisse est liée à une diminution de la porosité capillaire et à une augmentation de la nanoporosité, due à une modification de la microstructure des C-S-H. La dernière partie de ce projet concerne la relation entre les processus d’hydratation, la microstructure et les propriétés de transport. Dans ce but, des bilans volumiques des réactions d’hydratation ont été réalisés en considérant de façon indifférenciée ou séparée chaque phase du ciment. La prise en compte séparée des différentes phases du ciment permet d’évaluer avec une précision de 10 % la porosité totale, la teneur en eau liée et le volume de contraction chimique. Cette description permet d’expliquer les variations des propriétés de transport d’un même matériau dans la durée. Pour établir ce lien au cours du temps et pour tous les ciments, le volume apparent des C-S-H a été recalculé pour rendre compte de la microstructure de ces hydrates
Cements with high slag content are currently studied as possible candidate for nuclear waste containment materials. In this context it is important to know their microstructure and the transport properties (permeability and diffusion) of the gases that are formed by the radiolysis of the water present in this material. According to literature, these properties are strongly impacted by the addition of blast furnace slag. The aim of this work is to correlate the hydration processes of slag blended cements with their transport properties. In the first part of this work, the hydration of the slag blended cements, for which only few results have been reported to date, has been studied. Silicon-29 and aluminium-27 Magic-Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance (MAS NMR) were used to follow the variations of anhydrous phases of clinker (C3S, C2S, C3A and C4AF) and of the main oxides of the slag (SiO2, Al2O3, CaO, MgO and SO3). The quantity of calcium dissolved from slag was deduced by fitting the quantity of portlandite [Ca(OH)2] calculated by a geochemical software (PHREEQC - coupled to a thermodynamic database) with TGA measurements. Our approach enabled the evolution of the hydration degree (percentage of reacted material) of various oxides of slag to be determined. A progressive and an incongruent dissolution (the rate of dissolution of the oxides is different) of the slag is observed. The low reactivity of slag could be linked, at a hydration time, to a lower content of bound water, chemical shrinkage and heat of hydration. Quantitatively accounting for the dissolution of clinker and oxide of slag yields a more accurate description of the hydration process. The second part of this work is focused on the microstructure evolution and its influence on the transport properties (diffusion and permeability). Time-evolution of the diffusion coefficients and the intrinsic permeability could be monitored and were then compared to that of the microstructure (global porosity, pore entry size distribution, specific surface area and the degree of connectivity). The results showed a decrease in the diffusion coefficient and permeability over time which is due to the progressive filling of the porosity. A decrease of these parameters with the slag content increasing was also observed. This is a consequence of the diminution of the capillary porosity and augmentation of the nanoporosity resulting from changes in the microstructure of C-S-H. The last part concerns the relation between the hydration processes, the microstructure and the transport properties. To this aim, volumetric balances of reactions involved in the hydration processes were made by considering globally or specifically the hydration of the different phases. Accounting for the hydration of each phase of the cement allowed us to determine the global porosity, the bound water content and the chemical shrinkage with accuracy of the order of 10 %. This description allows the understanding of the transport properties variations in time for a same material To establish this time evolutions for all the cements, the apparent volume of C-S-H was recalculated to account for the microstructure of these hydrates

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Maaroufi, Mohamed-Ali. "Étude du comportement hygrothermique de matériaux céramiques réfractaires à liants alumineux pour le confinement de l'aluminium liquide." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0235.

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Abstract:

Ces travaux de thèse visent à trouver des solutions pour minimiser autant que possible la présence de microporosités dans les alliages aéronautiques conventionnels et nouveaux. Ces microporosités résultent notamment de la réaction de l’aluminium liquide, durant la phase de coulée, avec l’hydrogène apportée par la vapeur d’eau contenue dans les réfractaires. La plupart de ces produits sont des bétons hydrauliques à matrice cimentaire alumineuse. Dans une première étape, l’identification physico-chimique et minéralogique des matériaux et des produits élaborés a été réalisée. Le comportement thermo-hydrique de différentes de bétons et de pâtes cimentaires durcies a ensuite été étudié par des essais de reprise d'humidité réalisés dans diverses conditions hygrothermiques, y compris à températures élevées (300°C). On montre ainsi que les variations hydriques dépendent fortement de la nature du liant, en particulier de sa teneur en alumine. Les phénomènes de physisorption et chimisorption sont mobilisés. Parallèlement, le comportement thermique d'une goulotte réfractaire a été modélisé, première étape pour quantifier les transferts de vapeur d’eau au sein des matériaux. Des mesures continues de température et de pression ont été obtenues sur des éprouvettes de pâtes et de bétons diversement conditionnées, placées au contact d’une frette métallique maintenue à 700°C. D’autres mesures ont été faites. Elles ont consisté à immerger des échantillons (pâtes et bétons), préalablement conservés dans différentes conditions hygrothermiques, dans l’aluminium liquide, afin de comparer leur réactivité en termes de relargage d’hydrogène, d’oxygène et de vapeur d’eau
This thesis aims to find solutions to minimize as much as possible the presence of micro-porosities in conventional and new aerospace alloys. These micro-porosities resulting especially from the reaction of the molten aluminum, during the casting phase, with the hydrogen provided by the steam contained in the refractory castables. Most of these castables are composites obtained with hydraulic binders based on aluminous cements. Firstly, a physico-chemical and mineralogical characterization of the basic materials and processed products was performed. Then, the thermo-hydric behavior of different castables and hardened cement pastes (principal source of the physical water and the chemical water) was then studied by moisture pick up tests made in various hygrothermal conditions, including at high temperatures (300 °C). It was shown that the hydric variations amplitudes strongly depend on the binder’s nature, in particular on its alumina content. The phenomena of physisorption and chemisorption are mobilized. Meanwhile, the transient thermal behavior in the time through the thickness of a refractory launder was modeled as a first step to quantify the water vapor transfer in the materials. Continuous measurements of temperature and pressure were obtained on pastes and concretes samples variously packged, placed in contact with a heated metal band maintained at 700 °C. Other measurements were made. They consisted into immersing samples (cement pastes and castables), previously stored in different hygrothermal conditions in liquid aluminum, in order to compare their reactivity in terms of release of hydrogen, oxygen and water vapor

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Haas, Jérémy. "Etude expérimentale et modélisation thermodynamique du système CaO-SiO2-(Al2O3)-H2O." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845956.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de proposer un modèle thermodynamique à 25°C qui permette de décrire les principaux produits d'hydratation d'un ciment Portland ordinaire avec et sans matériaux cimentaires secondaires : les hydrosilicates de calcium. La composition riche en aluminium de ces produits de substitution modifie la nature et la composition des hydrates de la pâte de ciment.Nous avons donc étudié le système simplifié CaO-SiO2-H2O, pour lequel nous avons réalisé différentes synthèses de C-S-H dans des conditions de synthèse et d'analyse identiques. Nous avons distingué le cas où la solution d'hydratation est sous-saturée de celui où elle est sursaturée par rapport à la Portlandite.Nous avons ensuite étendu le système simplifié précédent au système CaO-Al2O3-SiO2-H2O, pour lequel nous avons réalisé différentes synthèses de C-A-S-H et déterminé le protocole le plus adéquat pour obtenir des hydrates purs.La nature nanoparticulaire et la surface spécifique importante des C-S-H nous ont conduit à développer un modèle thermodynamique qui tiennent compte de réactions de surface. Ainsi, le modèle thermodynamique proposé dans ce travail, inspiré de différents travaux antérieurs du laboratoire, permet de décrire la composition de la solution, la stoechiométrie, et les propriétés de surface des C-S-H à l'équilibre. Ce premier modèle a été étendu aux C-A-S-H, en implémentant dans le modèle précédent des réactions de surface qui permettent de décrire l'incorporation de l'aluminium dans les différents sites possibles.Ce modèle a été appliqué à des cas simples tels que l'étude de la rétention d'alcalins par les C-S-H, et l'évaluation de l'impact de l'incorporation d'aluminium dans les C-S-H sur la répartition minéralogique des hydrates à l'équilibre pour un mélange cimentaire avec une forte teneur en aluminium

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Costa, Eugenio Bastos da. "Aproveitamento de cinza pesada e lodo de anodização do alumínio para a produção do cimento sulfoaluminato de cálcio belítico." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2016. http://hdl.handle.net/10183/149248.

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Abstract:

A produção de cimento gera um impacto ambiental negativo, principalmente relacionado à emissão de dióxido de carbono (CO2). O clínquer do cimento sulfoaluminato de cálcio belítico (CSAB) possui um menor teor de óxido de cálcio e é produzido com uma reduzida temperatura de sinterização (aproximadamente 200ºC a menos em relação ao clínquer Portland), sendo considerado mais eco-amigável. Para a produção do cimento CSAB são necessárias matérias-primas ricas em alumínio e convencionalmente a bauxita é o minério utilizado para compor a farinha, o que mais onera a produção desse tipo de cimento. Soma-se ainda o fato que a geração de resíduos e subprodutos industriais torna-se inerente aos processos e o coprocessamento de resíduos vem sendo cada vez mais utilizado por razões ambientais e energéticas. Logo, fontes alternativas de alumina são fundamentais para a viabilização deste cimento e o aproveitamento de resíduos agregaria um valor econômico e sustentável ao produto final. De modo estequiométrico, a bauxita pode ser completamente substituída pelo lodo de anodização do alumínio (LAA), o qual também pode complementar o conteúdo de alumínio de outros resíduos, valorizando-os. O objetivo deste estudo foi avaliar a produção e as propriedades de clínqueres/cimentos CSAB a partir da substituição da bauxita por cinza pesada e LAA. Para a caracterização das matérias-primas, clínqueres e cimentos nos estados anidro e hidratado foram utilizadas as seguintes técnicas: fluorescência de raios X; microscopia eletrônica de varredura e espectrometria por energia dispersiva; termogravimentria; calorimetria; e difração de raios X com refinamento pelo método de Rietveld. A partir dos resultados obtidos, a substituição da bauxita foi limitada a nível parcial devido à elevada formação de belita e periclásio. Nos clínqueres produzidos, foi constatado que a presença da cinza pesada favorece a formação da estrutura cristalina ortorrômbica da fase ye’elimita. A presença dos resíduos altera a quantificação das fases, porém não compromete a estabilização das mesmas. A presença dos resíduos na composição dos cimentos afeta o período inicial de hidratação devido à redução do conteúdo de ye’elimita. Nos clínqueres produzidos com cinza pesada, ocorre a formação de até 12,6% da fase alita a 1250ºC, principal constituinte do clínquer Portland.
Cement production generates high negative environmental impact, mainly associated to CO2 emissions. Calcium sulfoaluminate belite cement clinker (CSAB) has lower content of calcium oxide, and sintering reduced temperature (about 200°C lower than that used for Portland clinker), being considered as eco-friendly binder. For its production high amount of alumina is required, however the scarcity and high cost of bauxite make these cements costly. Additionally, the generation of waste and by-products becomes a drawback in the industrial processes and the coprocessing of wastes in cement plants is increasing for environmental and energy savings reasons. Alternative sources of alumina would add an economic and sustainable value to the final product and previous work has shown that the aluminum anodizing sludge can replace bauxite in the production process. Other sources of wastes can also be a possibility to increase the production and reduce the raw materials costs of these cements. Thus, the objective of this study was the evaluation of novel CSAB cements produced with bauxite replacement by bottom ash and aluminum anodizing sludge. CSAB cements were produced in the laboratory from different amounts of sludge and ashes. The raw materials, clinkers/cements and hydration products were physicaly-chemicaly and mechanical characterized. Results showed that the mineralogy composition of CSAB clinker was strongly affected due to the addition of bottom ash. The amount of bottom ash waste replacing bauxite controls the belite and periclase formation. Also it influences the early age hydration due the reduced ye’elimite formation and important changes in the crystalline structures of this phase occurs in the clinkers. Clinkers prepared from these replacement, are able to form 12.6% of alite (main phase Portland clinker), not normally found in CSAB clinkers, being sintered at 1250°C.

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Vanhamme, Géraldine. "Etude de la réactivité des alitiers du haut-fourneau dans les ciments de type CEM III." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2011. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209956.

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Abstract:

En Europe, suite à la fermeture de nombreux sites sidérurgiques, une utilisation croissante de laitiers de haut-fourneau d’origine et d’âge variés voit le jour depuis plusieurs années. Cette évolution conduit à une diversification de la composition chimique et minéralogique des laitiers. Connaître l’influence de ces caractéristiques sur la réactivité des laitiers utilisés en substitution du clinker dans les ciments de haut-fourneau (CEM III) devient, dès lors, primordial pour assurer les performances de tels ciments.

Dans ce contexte, le présent travail a pour but d’investiguer l’influence de la composition chimique et de l’âge des laitiers sur leur réactivité tant par des essais physico-mécaniques que par une caractérisation physico-chimique et minéralogique de CEM III/B à différentes échéances d’hydratation. L’effet néfaste du vieillissement des laitiers est clairement mis en exergue et son impact diffère selon la composition chimique de départ du laitier. Les ions aluminium engendrent une accélération de l’hydratation et une amélioration des résistances physico-mécaniques à jeune âge mais, à long terme, ils conduisent à une perte de ces dernières. Concernant l’influence des ions titane dans les laitiers, la tendance générale observée est une diminution des performances physico-mécaniques.

Sur base de ces résultats, une évaluation de la représentativité de moyens accélérés d’estimation de la réactivité des laitiers est effectuée. Il est mis en évidence que seules les mesures de résistances physico-mécaniques classiques permettent d’évaluer correctement la réactivité des différents laitiers.

Une évaluation de la détermination de la teneur en constituants de CEM III/B par la méthode Rietveld est menée par comparaison avec la méthode de dissolution sélective de la norme EN 196-4 et le dosage des constituants par pesée. Moyennant une utilisation adaptée de cette méthode, les résultats obtenus à l’aide de celle-ci sont très encourageants.

In Europe, following the closure of many steel plants, an increased use of blast furnace slag (BFS) of various age and origin was born for several years. This evolution leads to a diversification of the chemical and mineralogical composition of the BFS. Knowing the influence of these characteristics on the reactivity of slag used in substitution of clinker in blast-furnace cement (CEM III) becomes, therefore, crucial to ensure the performance of such cements.

In this context, this work aims to investigate the influence of chemical composition and age of BFS on their reactivity by both physico-mechanical and physico-chemical and mineralogical characterization of CEM III/B at different times of hydration. The adverse effect of ageing of BFS is clearly highlighted and its impact varies depending on the chemical composition of the BFS. Aluminum ions generate an acceleration of the hydration and improve mechanical strength at early age, but at long term, they lead to a loss of the strength. Regarding the influence of titanium ions in the BFS, the general trend is a decrease of the physical and mechanical performance.

Based on these results, an assessment of the representativeness of accelerated means of estimating, the BFS reactivity is done. It is emphasized that only measures of physical and conventional mechanical strength can accurately assess the reactivity of different BFS.

An evaluation of the determination of the amount of CEM III/B components by the Rietveld method is based upon comparison with the selective dissolution method from the EN 196-4 norm and components determination by weight. Through appropriate use of this method, the results obtained are very encouraging.

Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Fonollosa, Philippe. "Propriétés mécaniques et microstructurales de nouvelles matrices à ultra haute performance." Thèse, Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066142.

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Pereira, Laudenice de Lucena. "Influência de diferentes tratamentos de superfície na durabilidade da união entre um cimento resinoso e uma cerâmica policristalina de zircônia tetragonal parcialmente estabilizada com ítria." Universidade Federal da Paraíba, 2014. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/6663.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:56:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1306209 bytes, checksum: 7375d4165c06e1945051f54d5a0010de (MD5) Previous issue date: 2014-12-01
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Purpose: This study evaluated the influence of air-particle-abrasion and different solutions application on the shear bond strength of resin cement to zirconia ceramic (Y-TZP). Materials and method: Sintered zirconia blocks (N=180) (Lava, 3M ESPE), with final dimensions of 5.25 x 3.74 x 4.5 mm, were embedded in acrylic resin, polished and randomly distributed among 18 groups (n=10), according to the factors: "solution (8 levels) and air-particle-abrasion" (2 levels): Ctr (control without treatment), AP- Alloy Primer/Kuraray, MP- Monobond Plus/Ivoclar, MZP- Metal Zircônia Primer/Ivoclar, MZ- MZ Primer/Angelus, ReX- Relyx Ceramic Primer/3M ESPE, Sg- Signum Zirconia Bond/Kulzer, SbU- Scotchbond Universal/3M ESPE and ZP- Z Prime Plus/Bisco. The same solutions were also used after zirconia sandblasting: Ctr.S, AP.S, MP.S, MZ.S, ReX.S, Sg.S, SbU.S and ZP.S (*.S = sandblasting). Prior sandblasting, the zirconia/acrylic resin assemblents were ultrasonic cleaned for 5min (Vitasonic, Germany). The .S groups were air abraised with Al2O3 particles (110μm, 2.5 bar, 20s at 10mm), with an assistance of a chairside air-abrasion device (Bioart, Brazil) and another ultrasonic cleaned was performed. After dry the solutions were applied according to the manufactors´ recommendations. The resin cement (Rely X ARC, 3M ESPE) cylinders were bonded and polymerized to zirconia surface, with the aid of a silicone mold (Ø = 3.5, height = 3 mm). All samples were stored in distilled water (60 days at 370 C), and after were subjected to shear test (1 mm/min). Data were analyzed by ANOVA (e-way) and Tukey test (α=5%). Results: Air-particle abrasion (p=0.0001) and solution (p=0.0001) factors significantly affected the bond strength (ANOVA) All samples of the groups Ctr, Ctr.S, ReX, MZ.S and MZP, MZP.S showed premature failure (debonding). Thus, they were not included in the statistical analysis. In addition, air-abrasion increased the bond strength (With: 110.78A MPa; Without: 70.92B MPa) and the solution SbU (142.91a MPa) promoted higher adhesion between ceramic/resin cement than MP (100.15bc MPa), AP (90.03c MPa), ReX (34.03d MPa) and MZ (23.66d MPa), and was similar to Sg (131.78ab MPa) and ZP (113.37bc MPa) (Tukey). Conclusion: Air-abrasion with 110 μm Al2O3 followed by solutions application increased the bond strength to zirconia, except for SbU, that presented the highest value of bond strength.
Objetivo: Este estudo avaliou a influência do jateamento com partículas de O2Al3 e de diferentes soluções na resistência ao cisalhamento entre um cimento resinoso e à cerâmica de zircônia (Y-TZP). Materiais e método: Blocos de zircônia sinterizados (N = 180) (Lava, 3M ESPE), com dimensões finais de 5,25 x 3,74 x 4,5 mm foram incluídos em resina acrílica, polidos e aleatoriamente distribuídos em 18 grupos (n = 10), de acordo com os fatores: "solução" (8 níveis) e "jateamento" (2 níveis): Ctr (controle sem tratamento), AP- Alloy Primer/Kuraray, MP- Monobond Plus/Ivoclar, MZP- Metal zircônia Primer/Ivoclar, MZ- MZ Primer/Angelus, Rex- Relyx Primer para Cerâmica/3M ESPE, Sg- Signum Zircônia Bond/Kulzer, SbU- Scotchbond Adesivo Universal/3M ESPE e ZP- Z Prime Plus/Bisco. As mesmas soluções também foram utilizadas após o jateamento da zircônia: Ctr.S, AP.S, MP.S, MZ.S, ReX.S, Sg.S, SbU.S e ZP.S(* S = jateamento). Anteriormente ao Jateamento os bloco de zircônia foram submetidos à limpeza em ultrassom por 5min (Vitasonic, Alemanha). Os grupos ".S" foram jateados com Al2O3 (110μm, 2,5 bar, 20s à 10 mm), com o auxílio de um microjateador (Bioarte, Brasil) e outra limpeza ultrassônica foi realizada. Depois de secos, as soluções foram aplicadas de acordo com as recomendações dos fabricantes. Cilindros do cimento resinoso (Rely X ARC, 3M ESPE) foram colados e polimerizados na superfície da zircônia com auxílio de um molde de silicone (Ø = 3,5, altura= 3 mm). Todas as amostras foram armazenadas em água destilada (60 dias a 370 C), e depois submetidas ao teste de cisalhamento (1mm/min). Os dados foram analisados pela análise de variância (dois- fatores) e teste de Tukey (α=5%). Resultados: "Os fatores jateamento com O2Al3" (p = 0,0001) e "solução" (p=0,0001) afetou significativamente a resistência de união (ANOVA). Todas as amostras dos grupos Ctr, Ctr.S, Rex, MZ.S e MZP, MZP.S mostraram uma falha prematura (descolamento). Assim, não foram incluídos na análise estatística. Além disso, o jateamento aumentou a resistência de união (com: 110.78A MPa; sem: 70.92B MPa) e a solução SbU (142.91a MPa) promoveu maior adesão entre cimento resinoso/cerâmica. O MP (100.15bc MPa), AP (90.03c MPa), ReX (34.03d MPa) e MZ (23.66d MPa), e foi semelhante ao Sg (131.78ab MPa) e ZP (113.37bc MPa) (Tukey). Conclusão: Jateamento com O2Al3 seguido pela aplicação de soluções aumentou a resistência de união à zircônia, com exceção do SbU, que apresentou o maior valor de resistência de união

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Crolet, Jean-Marie. "L'ancrage du composant cotyloïdien dans les prothèses totales de hanche : simulation exploratoire." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPDE42.

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Dissertations / Theses on the topic 'Ciment alumineux'

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