Influence of superplasticizers structure on the hydration, the initial surface creation and the fluidity of cement model systems
Influence des paramètres structuraux de superplastifiants sur l'hydratation, la création de surfaces initiales et la fluidité de systèmes cimentaires modèles
Résumé
Nowadays the use of superplasticizers admixtures becomes unavoidable for concrete. It allows enhancing the rheological properties at the fresh state: the initial flow and slump retention during the 2-3 first hours of the life of a concrete. The understanding of this mechanism is still partly elucidated for PCE (grafted copolymers). The aim of this thesis was to challenge the assumption of the evolution of the adsorbed amount of PCE per instantaneous mineral surface unit as origin of the fluidity temporal evolution during the workability period.On an inert system (calcite), we confirmed that the fluidity is mainly governed by the adsorption level. Thus for a same surface adsorption density, the fluidity of the paste is roughly similar whatever the structure of the PCE. On an inert system also (calcite or ettringite), the modification of the anionic function provides a technological way to improve the resistance of the adsorption against the variation of the sulfate ions concentration.The surface area of a reactive model system (tricalcium aluminate, gypsum, hemihydrate and calcite) has been measured by two techniques during the workability period: the N2 adsorption (BET) and the water proton relaxometry (RMN). The PCE adsorption per surface unit has been calculated and analysed in link with the fluidity of the paste. In that case, the simple relation, shown on the inert system, is not verified because the presence of PCE has also an impact on the hydration and on the extent of the surface area. Especially PCE lead to increase the surface by changing the morphology of ettringite. The specific surface area of ettringite increases when the grafting density of PCE decreases.
L’emploi d’adjuvants fluidifiants est courant pour tout béton. Ceci permet d’améliorer les propriétés rhéologiques à l’état frais: la fluidité initiale et son maintien pendant les 2-3 premières heures de la vie d’un béton. La compréhension de ce mécanisme d’action est encore partielle pour les PCP (copolymères greffés). Ici, le but a été de tester l’hypothèse selon laquelle l’évolution de la quantité de PCP adsorbé par unité de surface minérale instantanée explique quantitativement l’évolution temporelle de la fluidité au cours de la période d’ouvrabilité.Sur un système inerte (calcite), nous avons confirmé que la fluidité est bien gouvernée par l’adsorption: à même adsorption surfacique, la fluidité de la pâte est quasiment identique quelle que soit la structure du PCP. Par ailleurs sur un système inerte (calcite ou ettringite), la modification de la fonction ionique du PCP fournit une solution pour améliorer la résistance de l’adsorption à la variation de la concentration en sulfates.Deux techniques ont été utilisées pour mesurer l’aire interfaciale au cours de l’hydratation d’un système réactif modèle (aluminate tricalcique, gypse, hémihydrate et calcite): l’adsorption de N2 et la relaxométrie du proton de l’eau. L’adsorption du PCP par unité de surface réelle a été calculée et corrélée à la fluidité de la pâte. La relation simple fluidité/adsorption n’est plus vérifiée ici. La présence de PCP a un impact sur l’hydratation du système et l’augmentation de l’étendue de la surface minérale associée. Les PCP vont augmenter la surface spécifique de l’ettringite qui précipite en modifiant sa morphologie. Cet effet est plus marqué quand la densité de greffage du PCP diminue.
Domaines
Chimie-Physique [physics.chem-ph]
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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