Contribution to the characterisation of cementitious materials and hydration follow-up
Contribution à la caractérisation des matériaux cimentaires et au suivi de l'hydratation
Résumé
The concrete, mainly based on Portland cement, is the most consumed materials on Earth after water. However, the production of cement has an important impact on the environment due to the CO2 emission and consumption of naturel aggregates. The emission reduction of greenhouse gases from the cement industry can be performed with a reduction of the amount of clinker in cement and/ or a strong modification of the Portland clinker composition. At the same time, it is important to know and improve the durability of such new materials. The use of supplementary cementitious materials to reduce the clinker factor in cement is currently done. Another possibility is to use cement based on calcium sulfo aluminate cement instead of Portland cement.
The knowledge of hydration mechanisms of Portland or calcium aluminate cements with or without supplementary cementitious materials is an utmost important thematic studied over the last years. The chemistry of these systems may be complex however the thermodynamical approach, used over the last ten years, can help the understanding of the influence of different parameters as composition, hydration, lixiviation, carbonation or temperature. Thermodynamic modelling could predict phase assemblage of a system and offers the possibility to have a first idea of the influence of different parameters without, or before, an experimental approach.
My research topics since the end of my PhD degree are driven by the above problematic. They are dealing with the characterisation of cementitious materials and the study of hydration using a multi techniques approach.
Le béton, principalement à base de ciment Portland, est le matériau le plus utilisé sur Terre après l’eau. Toutefois, cette production a un impact important sur l’environnement de par l’émission de CO2 et la consommation en granulats naturels. Aussi, une forte diminution de l’émission de CO2 ne peut se faire qu’au travers de la diminution de la teneur en clinker dans le ciment ou/ et d’un changement de composition du clinker Portland. En parallèle, il est nécessaire de pouvoir maîtriser et améliorer la durabilité de ces matériaux. L'utilisation de matériaux cimentaires de substitution est une stratégie possible pour diminuer la teneur en clinker du ciment. Une autre piste intéressante consiste à utiliser non plus des ciments à base de Portland, mais des ciments à base de (sulfo) aluminate de calcium.
La compréhension des mécanismes d’hydratation du ciment Portland ou alumineux, avec ou sans matériaux cimentaires de substitution, constitue depuis des décennies un champ d’investigation important. La chimie de ces systèmes peut être relativement complexe toutefois l’approche thermodynamique peut faciliter la compréhension de l’impact de différents facteurs tels que la composition, l’hydratation, la lixiviation, la carbonatation ou encore la température. La modélisation thermodynamique permet de prédire l’assemblage de phases à long terme et de faire varier de nombreux paramètres sans avoir un recours systématique à l’approche expérimentale qui peut être longue et coûteuse. Les travaux de recherche que j’ai eu l’occasion de mener depuis la fin de ma thèse se situent au cœur de la problématique qui vient d’être évoquée. Ils concernent pour l’essentiel la caractérisation et suivi de l’hydratation des matériaux cimentaires pouvant être soumis à des conditions environnementales entraînant une dégradation.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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