Etude de la réactivité de six variétés de fines de silice en solution aqueuse basique et au cours de l'hydratation des constituants des ciments Portland

L'alcali-réaction est un phénomène qui peut amener la destruction d'un ouvrage, et qui se produit entre granulats plus ou moins réactifs d'un béton et la solution interstitielle basique. Le but de ce travail est de comprendre les mécanismes chimiques qui interviennent dans la dissolution de la silice, et de trouver une formulation de béton pour l'emploi de six variétés de fines de silice; elles différent principalement par leur ordre de cristallinité ; d'une silice amorphe à un quartz, leur granulométrie est inférieure à 50[micro]m (ordre de grandeur du cheveu). La première partie concerne l'étude de la dissolution des silices dans une solution sodo-potassique 0,7N, avec sans ajout de 10% de chaux. Dans la phase liquide, la silice est d'autant plus dissoute que son caractère amorphe est grand, l'effet pessimuml, ainsi qu'une diminution de pH sont observés. En présence de chaux, la concentration en silice diminue fortement, quel que soit le type de silice. Dans la phase solide, il se forme un gel d' autant plus riche en silice que la silice est soluble, de plus le gel s'enrichit au cours du temps en ions alcalins particulièrement K+. En présence de chaux, ce gel est de type CSH. La seconde partie concerne l'étude du comportement de ces silices lors de l'hydratation des principaux constituants d'un ciment Portland. L'hydratation a été suivie par diffraction des rayons X, analyses thermiques, microscopie électronique et résonance magnétique nucléaire du [exposant 29]Si. Les résultats obtenus montrent l'hydratation de C[indice 3]S est accélérée par la présence de silice soluble. L'hydratation de C[indice 3]A dopé à 2 ou 4% en sodium conduit à la formation de gehlénite hydratée lorsque la silice est soluble, et C[indice 3]AH[indice 6] lorsque la silice peu ou pas soluble. Dans le système C[ndice 3]S-C[indice 3]A-gypse-silice la formation tardive d'ettringite est observée expliquée. Le système plus complexe ciment-silice est étudié ; des conseils pour l'utilisation de ces fines alors donnés en conclusion.The alkali-reaction is a phenomenon which can bring the destruction of a work, and which occurs between the more or less reactive aggregates of a concrete and the basic interstitial solution. The aim of this work is to include/understand the chemical mechanisms which intervene in the dissolution of silica, and to find a formulation of concrete for the use of six varieties of silica fines; they are different by their command from crystallinity; of an amorphous silica to a quartz, their granulometry is lower than 50 [micro]mi (order of magnitude of the hair). The fust part relates to the study of the dissolution of silicas in a sodo-potassic solution 0,7N, with or without addition of 10% weight lime. In the liquid phase, silica is all the more dissolved since its amorphous character is large, the pessimum effect, as well as a reduction in pH are observOO. In the presence of lime, the silica concentration strongly decreases, whatever the type of silica In the solid phase, it is formed a gel all the more rich in silica which silica is soluble, moreover gel grows rich in the course of time in alkaline ions, particularly K+. In the presence of lime, this gel is of CSH type. The second part relates to the study of the behavior of these silicas during the hydration of the principal components of a Portland cement The hydration was followed by X-ray diffraction, thermic analyses, electronic microscopy and nuclear magnetic resonance of the [exponent 29]Si. The results obtained show that the hydration of C3S is accelerated by the presence of soluble silica. The hydration of doped C3A with 2 or 4% sodium led to the formation of hydrated gehlenite when silica is soluble, and C3AH6 when silica is little or not soluble. In the system C3S-C3A-gypsum-silica, the late formation of ettringite is observed and explained. The system more complex cement -silica is studied; consultings for the use of these fines are then given in conclusion