Téléchargement - Ecole Française du Béton

V.2. Caractérisation physico-chimique des pâtes de ciment
Page 114
V.2.1. Cinétique d’hydratation
L’hydratation est le mécanisme moteur de la déformation endogène des matrices cimentaires.
Il est donc nécessaire de suivre l’évolution de ces réactions chimiques afin d’analyser, plus
finement la cinétique et l’amplitude des déformations au très jeune âge. Dans cette étude, la
quantité d’eau liée chimiquement (quantité consommée par la réaction d’hydratation) sera
considérée comme un indicateur d’avancement de la réaction d’hydratation. Cet indicateur
d’hydratation sera exprimé en gramme d’eau liée par 100 grammes de ciment.
Le calcul du degré d’hydratation par la méthode de perte au feu nécessite la connaissance de
la quantité d’eau nécessaire pour une hydratation complète des quatre phases principales du
ciment (C2S, C3S, C3A et C4AF). Pour un ciment aux laitiers, il est difficile d’évaluer ces
quatre composants. L’application de la méthode de perte au feu sur des pâtes de ciment à base
de ciment aux laitiers est alors impossible.
Pour le calcul du degré d’hydratation du CEM II, on suppose que le filler calcaire est inerte
vis-à-vis de la réaction de l’hydratation. La quantité d’eau liée chimiquement est supposée
consommée par le clinker présent dans le ciment. La Figure V-1, qui représente l’avancement
des réactions d’hydratation en fonction du temps, montre que pour la même échéance de
mesure et le même rapport E/C, le CEM I s’hydrate plus que le CEM II et le CEM III.
A 72 heures, 100 grammes de CEM I consomme 10,75 grammes d’eau pour un rapport de
E/C = 0,40 contre 9 et 8 grammes respectivement pour le CEM II et le CEM III.
L’hydratation du CEM III est la plus lente. Cet effet est dû à la présence de 75% de laitiers
dans le ciment. Les laitiers sont connus pour leur rôle ralentissant des réactions d’hydratation
(Pane et Hansen, 2005 ; Chen et Liu, 2006). En effet, les grains de laitiers sont de taille plus
importante que celles du ciment Portland et la finesse des ciments aux laitiers est moins
importante que celle des ciments ordinaires (Portland).
Pour les trois types de ciments utilisés, à la même échéance de mesure, l’hydratation
augmente en fonction du rapport E/C excepté pour le ciment Portland (CEM I) où l’on
distingue deux phases d’hydratation. De 0 à 22 heures, la pâte de ciment CEM I dont le
rapport E/C est de 0,30 s’hydrate plus que celle dont le rapport est de 0,40. A partir de 22
heures, cet effet est inversé, la pâte de ciment dont le E/C est de 0,40 s’hydrate plus
rapidement que celle à E/C = 0,30.