Texture, proprietes de surface et comportement en suspension des fumees de silice

par QINGLI CHU

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Chimie

Sous la direction de H. VAN DAMME.

Soutenue en 1995

à Orléans .

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  • Résumé

    Les fumees de silice (fs) sont des sous-produits formes lors de la fabrication du silicium et de silico-alliages. Leurs caracteres particulaires et cristallochimiques en font un bon additif pour les betons en ameliorant les proprietes rheologiques et mecaniques de ces derniers. Cependant, ces ameliorations ne sont obtenues que si la desagglomeration et la dispersion des fs est complete. L'objectif de ce travail vise a une meilleure comprehension des phenomenes et parametres conduisant a une amelioration de l'etat de dispersion des fs afin d'ameliorer encore la microstructure et les proprietes des beton. Dans ce but, en fonction de la composition initiale des fs, leurs caracteristiques physico-chimiques a l'etat de poudre et leurs proprietes colloidales en milieu aqueux ont ete etudiees et reliees a leurs proprietes structurales et rheologiques. A l'etat de poudre, les fs contiennent en majorite de la silice sous forme quasi-amorphe de cristobalite mal-cristallisee (pseudo-cristallites d'une dizaine d'angstrom), ainsi qu'une faible quantite de quartz, de cristobalite ii cristallisee et de carbure de silicium. L'observation par meb a montre que le traitement de densification influence fortement la morphologie des grains. L'analyse des images de met nous a permis d'obtenir la distribution de taille des particules elementaires pour les fs etudiees, dont les diametres varient de 0,007 a 0,54 m. En milieu aqueux, le traitement de densification modifie la dispersabilite des fs. Les fs densifiees sont plus difficiles a disperser que les fs non-densifiees. Pour les suspensions de fs, les mesures de la vitesse et du volume de sedimentation, les mesures de la charge de surface des particules ainsi que l'analyse granulometrique ont montre que la dispersabilite et la presence de cations, comme ca#+#2, jouent un role tres important dans l'agglomeration des fs. Il n'est donc pas judicieux de former des coulis avec des fs riches en calcium qui engendrent la formation d'agglomerats mecaniquement stables. Le mecanisme d'agglomeration est lie a l'evolution de la charge de surface des particules. Il a ete etudie quantitativement par la methode d'electrophorese et de titrage d'electrolyte. L'etude rheologique des suspensions de fs (viscosite, seuil d'ecoulement et thixotropie) a montre l'importance de la dispersabilite des fs et de leur teneur en impuretes. L'intervention chimique des impuretes est responsable des augmentations de viscosite et de ph au cours du temps, ainsi que de l'evolution de l'agglomeration et de la charge de surface. Une relation quantitative entre la viscosite apparente et la fraction en solide a pu etre demontree en utilisant l'equation de krieger-doupherty et en introduisant un coefficient qui traduit l'influence de l'agglomeration sur la viscosite


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  • Détails : 128 P.
  • Annexes : 85 REF.

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