Etude expérimentale et modélisation thermodynamique du système CaO-SiO2-(Al2O3)-H2O

L’objectif de ce travail est de proposer un modele thermodynamique a 25°C qui permette de decrire les principaux produits d’hydratation d’un ciment Portland ordinaire avec et sans materiaux 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 etudie le systeme simplifie CaO-SiO2-H2O, pour lequel nous avons realise differentes syntheses de C-S-H dans des conditions de synthese et d’analyse identiques. Nous avons distingue le cas ou la solution d’hydratation est sous-saturee de celui ou elle est sursaturee par rapport a la Portlandite.Nous avons ensuite etendu le systeme simplifie precedent au systeme CaO-Al2O3-SiO2-H2O, pour lequel nous avons realise differentes syntheses de C-A-S-H et determine le protocole le plus adequat pour obtenir des hydrates purs.La nature nanoparticulaire et la surface specifique importante des C-S-H nous ont conduit a developper un modele thermodynamique qui tiennent compte de reactions de surface. Ainsi, le modele thermodynamique propose dans ce travail, inspire de differents travaux anterieurs du laboratoire, permet de decrire la composition de la solution, la stoechiometrie, et les proprietes de surface des C-S-H a l’equilibre. Ce premier modele a ete etendu aux C-A-S-H, en implementant dans le modele precedent des reactions de surface qui permettent de decrire l’incorporation de l’aluminium dans les differents sites possibles.Ce modele a ete applique a des cas simples tels que l’etude de la retention d’alcalins par les C-S-H, et l’evaluation de l’impact de l’incorporation d’aluminium dans les C-S-H sur la repartition mineralogique des hydrates a l’equilibre pour un melange cimentaire avec une forte teneur en aluminium