[Publication] Addition de laitier riche en fer dans des liants ternaires de ciment Portland, de ciment d’aluminate de calcium et de sulfate de calcium

Lundi 16 mai 2022
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Le mélange de ciments a permis de modifier la réactivité d’un résidu de la métallurgie et de préparer des mortiers aux propriétés mécaniques et physiques particulières. La microscopie électronique en transmission a notamment été utilisée pour identifier, lors de la réaction du laitier, la morphologie des hydrates formés, leur composition chimique et leur cliché de diffraction. Cet article, réalisé avec l’Université KU Leuven à Louvain et l’entreprise Imerys, ouvre la voie à la formulation de liants innovants à impact environnemental moindre.

Au cours des dernières décennies, la demande croissante en matériaux durables a favorisé la recherche de nouvelles additions cimentaires telles que les laitiers issus de la métallurgie des métaux non ferreux (zinc, cuivre, etc.).

Dans cet article, l’hydratation d’un laitier riche en fer est étudiée lorsqu’il est incorporé dans des liants binaires ou ternaires de ciment alumineux, Portland et de sulfate de calcium. La stabilité dimensionnelle des mortiers a démontré la contribution de l’ajout des laitiers dans l’atténuation de la dilatation excessive du liant, tout en maintenant une résistance mécanique acceptable pendant 180 jours.

Le degré d’hydratation des laitiers, estimé avec la tomographie, soutient l’effet activateur du ciment Portland, tandis que la calorimétrie isotherme, la diffraction des rayons X, l’analyse thermogravimétrique et la spectroscopie infra-rouge ont été utilisées pour déterminer l’évolution de la composition des phases formées. Enfin, la microscopie électronique en transmission a révélé l’incorporation de fer dans des gels hydratés regroupés en deux groupes :

  • des gels riches en aluminium dans la formulation sans ciment Portland
  • un mélange de gels contenant du calcium, de l’aluminium et du silicium dans les formulations contenant du ciment Portland

Observation par microscopie électronique en transmission de différents hydrates formés après 28 jours d’hydratation d’un échantillon contenant 30 % de laitier  Observation par microscopie électronique en transmission de différents hydrates formés après 28 jours d’hydratation d’un échantillon contenant 30 % de laitier
 

Titre : Iron-rich slag addition in ternary binders of Portland cement, aluminate cement and calcium sulfate

Auteurs : Jennifer Astoveza, Romain Trauchessec, Sylvie Migot-Choux, Ratana Soth, Yiannis Pontikes.

Nom de la revue : Cement and Concrete Research

Date de parution (en ligne) : December 2021

Lien : https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2021.106689

Légende de l'image :
Observation par microscopie électronique en transmission de différents hydrates formés après 28 jours d’hydratation d’un échantillon contenant 30% de laitier : a) cliché de diffraction de la particule B1, b-d) gels hydratés (B1, B2, C3) contenant de 0,9 à 3,2% de fer et e) particules (C6-C7) d'ettringite incorporant seulement 0,2% de fer

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Observation par microscopie électronique en transmission de différents hydrates formés après 28 jours d’hydratation d’un échantillon contenant 30 % de laitier