Caractérisation multiéchelle morphologique et chimique des surfaces cimentaires hydratées à 24 heures

National audienceL’utilisation de moyens techniques à l’échelle nanoscopique pour l’étude d’un des matériaux les plus anciens, le béton, ouvre depuis de récentes années de nouvelles voies de compréhension des propriétés physicochimiques du matériau à cette échelle. Ces dernières conditionnent le comportement du matériau aux échelles microscopiques et macroscopiques. A l’état frais et lorsque son hydratation a déjà commencé, le béton est coulé dans un coffrage qui influence la forme, l’esthétique et la durabilité des structures. Les agents de démoulage (huiles, émulsions...) facilitent le décoffrage en limitant le phénomène d’adhésion du béton sur le coffrage et impactent la qualité de parement. Le travail de recherche est développé dans le cadre du projet national FUI ERGOFORM qui vise à mettre au point un procédé de coffrage innovant réduisant la pénibilité sur chantier et l’impact environnemental associés aux agents de démoulage. Cette étude porte sur l’analyse morphologique et chimique de surfaces cimentaires après décoffrage, soit 24 heures après coulage dans différents types de coffrage. Différents types de traitement de coffrage sont étudiés, leur morphologie est examinée par interférométrie à l’échelle micrométrique. L’hydratation de la surface cimentaire est stoppée à 24 heures par la méthode de remplacement par solvant (acétone). Une procédure intégrant trois techniques de microscopie est mise en œuvre pour analyser des zones de surfaces cimentaires de quelques dizaines de micromètres. La microscopie optique permet de repérer la zone à analyser. Puis, grâce à la microscopie interférométrique, les variations de hauteur à la surface de la zone sont évaluées pour garantir la faisabilité de l’analyse par microscopie à force atomique (AFM). Cette zone est alors caractérisée morphologiquement à l’échelle nanométrique par AFM et ensuite examinée par microscopie électronique à balayage couplée à une sonde EDS. L’objectif est d’identifier la composition chimique des éléments préalablement observés par AFM et interférométrie. Cette caractérisation multiéchelle permet de dresser une cartographie physique et chimique de la surface cimentaire selon les conditions de coffrage. Afin d’approfondir les connaissances sur l’état de surface cimentaire au décoffrage, soit à 24 heures d’hydratation dans les conditions de l’étude, une caractérisation des propriétés mécaniques de la surface cimentaire sera effectuée à l’échelle nanométrique par AFM. La mise en évidence des caractéristiques physicochimiques des surfaces cimentaires au décoffrage apportera de nouveaux éléments à la compréhension des phénomènes physiques et chimiques à l’origine de l’adhésion entre les différentes surfaces coffrantes et le matériau cimentaire