Academic literature on the topic 'Ettringite. Béton Ciment'

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

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

Ces travaux visent à caractériser le devenir des métaux lourds introduits dans les fours à ciment par les matières premières naturelles, les combustibles fossiles ou les déchets utilisés comme combustibles. La partie expérimentale a porté sur l'étude de ciments industriels et de ciments de laboratoire enrichis en zinc, plomb et chrome au cours de la cuisson. Des tests de lixiviation ont permis de montrer que le zinc est quasiment insoluble entre pH 7 et pH 13. Le plomb est solubilisable uniquement dans les contextes de pH supérieurs à 12,5. Le chrome (VI), dont les sels courants sont très solubles, est fixé dans une phase hydratée, l'ettringite, qui reste stable dans le contexte chimique assuré par la matrice cimentière. Les relargages de plomb et de chrome sont proportionnels à leurs teneurs respectives dans le ciment. Il a été suggéré un mécanisme de relargage des métaux lié à la solubilité de l'espèce solide les contenant, en fonction du contexte chimique régnant localement à l'interface liquide-solide. Le mécanisme de fixation des métaux dans les hydrates a été étudié grâce à un suivi des concentrations en métaux dans la phase liquide du ciment au cours de l'hydratation. Le chromate est intégré dans le cristal d'ettringite, en substitution du sulfate. L'étude de la solubilisation du chrome par cette phase complexe a montré que le chrome est libéré en proportion de sa concentration dans l'ettringite, et a mis en évidence une dissolution préférentielle du métal par rapport au sulfate. Ces résultats ont permis d'éclairer en partie le mécanisme de relargage du chrome par les mortiers
This work aimed to assess the retention in the mortars of the heavy metals fed in a cement kiln with natural raw material, fossil fuels or waste derived fuels. Industrial cement has been studied, along with laboratory samples enriched during clinkering in lead, zinc and chromium. The relevant mortars were tested for metal release through leaching studies in various chemical contexts. Zinc appeared to be insoluble in the pH range 7-13. Lead is released only in alcaline medium above pH 12. 5. Hexavalent chromium whose salts are usually very soluble, is though retained in a hydrated phase that is stable in the chemical environment ensured by the cement matrix. Lead and chromium released are linked to the metal levels in the mortars. The solubility of the solid phases, in the chemical context of the pore fluid at the solid/liquid interface, appeared to be controlling the leaching rate of the metallic compounds. Fixation mechanisms of the heavy metals in the cement hydrates has been explored through the monitoring of the metal concentration in the liquid phase during cement hydration Chromate was found to substitute for sulfate in the ettringite crystal. The solubility studies of a chromate+sulfate ettringite revealed that chromium release is linked to its proportion in the crystal. A selective dissolution of the chromium part of ettringite has been pointed out. This Ieads to a lowering of the chromium level in such a solid contacted with water. These results improved the understanding of the release mechanisms of chromium by the mortar blocks

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

Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet français de stockage de déchets radioactifs en formation géologique profonde (loi du 30/12/91). Lors de la mise en place des colis de déchets, les matériaux cimentaires (béton, mortier), envisagés par exemple, comme sur-conteneurs pour les déchets B, subiront une augmentation de température (jusqu’à 60-70°C), qui peut modifier leur cortège minéralogique et influencer leurs propriétés de rétention vis-à-vis des radionucléides. Le sélénium (79Se, T1/2 = 6,5. 105 ans), produit de fission présent dans ces colis, a été choisi pour cette étude de rétention en raison de sa sensibilité aux changements minéralogiques des pâtes cimentaires. L’objectif majeur a été d’étudier l’influence de la température sur la rétention de Se(IV) par une pâte de ciment altérée de type CEM I et par ses phases pures constitutives (portlandite, C-S-H, ettringite et hydrogrenat). Avec l’augmentation de la température, nous avons observé : 1) des changements de composition minéralogique des pâtes de ciment et des modifications des produits de solubilités des phases pures. Ces changements ont pu être prédits à partir de calculs thermodynamiques 2) une diminution de l’affinité du sélénite quel que soit le solide étudié. Ces changements ne peuvent pas être uniquement expliqués par les modifications minéralogiques et semblent être corrélés à l’évolution de la chimie en solution, en particulier à la présence de calcium et sulfate en solution. Les essais de modélisation proposés ne permettent pas d’obtenir des calculs prédictifs de qualité suffisante, mais doivent être considérés comme une étape vers la modélisation mécanistique de ces systèmes complexes
In the French design of a deep repository for radioactive waste, cementitious materials are considered as container or buffer and backfill materials in the engineered barrier system. The temperature would temporally increase from ambient to a maximum value of 70°C, due to cement hydration exothermic reactions and to the heat generation of radioactive waste. Such temperature changes could affect the cement paste mineralogy and could therefore impact radionuclides retention properties. Selenium has been chosen for the retention study, since the radioisotope 79Se (T1/2 = 6. 5 105 years) contributes to the long term hazard of radioactive waste disposal. The main objective is to study the effect of temperature on selenite sorption with thermally altered cement pastes (CEM I) and relative individual cement phases (portlandite, C-S-H, ettringite and hydrogarnet). Results show that increasing of temperature affects: 1) the mineralogical composition of thermally altered cement pastes and the ionic activity products of pure cement phases. This effect has been predicted with a thermodynamic calculation 2) the sorption properties of selenite affinity. Decreasing Rd values with temperature can not be explained only by mineralogical modification, but also by the modification of equilibrium solution composition (particularly with calcium and sulphate concentrations). The construction of a predictive and mechanistic model to describe Se(IV) sorption onto cementitious phases as a function of temperature was not possible because of a lack of sufficient data, but the present work can be considered as a step in this direction

En France, les chaudières à lit fluidisé circulant (LFC) ont une vingtaine d'années d'existence. Malgré leur âge, l'intérêt de leur système de désulfuration des fumées est amoindri du fait de la difficulté à valoriser les cendres qu'elles produisent. A l'heure actuelle, les voies de valorisation envisageables pour ces co-produits sont faiblement consommatrices de cendre et la filière du génie civil, c'est-à-dire la confection de ciment et de béton, leur reste inaccessible. Ces travaux de thèse visent à démontrer que sous réserves de plusieurs précautions, il est possible et même intéressant de confectionner un ciment contenant la cendre volante LFC. Du point de vue minéralogique, les cendres volantes LFC se différencient clairement des cendres volantes silico-alumineuses issues des chaudières à charbon pulvérisé (CP) normalisées par la présence de minéraux argileux, proches de ceux contenus dans les combustibles. A l'aide de la diffraction des rayons X et d'un logiciel de traitement de données par méthode de Rietveld, plusieurs couples de combustible et de cendre ont été caractérisés afin d'étudier leur filiation minéralogique. Du point de vue chimique, le système de désulfuration des chaudières LFC conduit à une grande diversité de composition chimique, de par l'ajout en quantité variable d'une fraction sulfo-calcique aux résidus silico-alumineux de la combustion des charbons. Cette fraction, constituée d'anhydrite et de chaux vive, est le principal frein à la valorisation de la cendre dans la filière du génie civil. Que la cendre soit hydratée seule ou en mélange avec du ciment, son anhydrite conduit à la formation d'ettringite, hydrate responsable de désordres dans la pâte de ciment. Les travaux de thèse eurent comme objectif d'étudier ce phénomène, en tâchant de le relier aux variations dimensionnelles de mortier et de béton. Au final, nos résultats dressent une liste de spécifications, suffisantes pour rendre réalisable la confection d'un ciment composé destiné à une utilisation industrielle. De plus, des essais mécaniques montrent que la nature physique, chimique et minéralogique de la cendre constitue un avantage en terme de résistance mécanique pour confectionner des ciments composés. En détaillant les principaux facteurs qui influencent le gonflement ettringitique et en apportant un nouvel éclairage sur la nature minéralogique de la cendre, cette étude pourrait aider, à terme, à la prise en compte de cette addition minérale dans les normes relatives à la confection de ciment et de béton.