Réarrangements structuraux et modifications microstructurales associés aux transformations de phases dans le système CaSO 4(s) - H 2O (g)

• Auteur / Autrice : Ernst-Michael Sipple
• Direction : Jean-Claude Mutin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Structure cristalline (solides)

Transitions de phases

Sulfate de calcium

Déshydratation

Gypse

Plâtre

Résumé

Les décompositions endothermiques du type solide1solide2+gaz laissent généralement inchangée une fraction importante des liaisons atomiques constitutives de la structure du solide1. Par conséquence la morphologie et les dimensions externes de chaque particule sont préservées (la particule de solide2 est dite pseudomorphe de celle de solide1). Cependant le départ de gaz entraine, en général, une contraction du volume molaire du solide précurseur, il en résulte une fissuration de celui-ci et l'apparition d'une porosité intra-particulaire. Ce travail est consacré à l'étude d'une réaction de ce type : la déshydratation du gypse (CaSO 4,2H 2O) en sous-hydrates (CaSO 4,0. 6H 2O OU CASO 4,0. 5H 2O SH) ou en phases anhydres (gammaCaSO 4 [AIII] dénommé anhydrite soluble ou bétaCaSO 4 [AII] l'anhydrite dit insoluble). Les sous-hydrates et l'anhydrite [AIII] sont les constituants du plâtre. Les recherches ont été menées selon trois approches expérimentales différentes mais complémentaires dont les résultats constituent les trois chapitres expérimentaux du mémoire. La première est une analyse cristallographique, réalisée en vue de préciser le mécanisme des réarrangements structuraux qui accompagnent les déshydratations. La deuxième est consacrée à l'examen microscopique des pseudomorphes. L'objectif est alors d'établir le lien entre les modifications morphologiques induites par les déshydratations et les structures cristallines du gypse et des phases produites. La troisième est une étude de la microstructure poreuse des pseudomorphes. Son but est d'évaluer les parts respectives de la fissuration et de la contraction de l'enveloppe des particules initiales dans la réduction de volume qui accompagne les déshydratations. La compilation des résultats des trois approches expérimentales a permis de préciser la cristallochimie du mécanisme reactionnel et l'influence des paramètres physico-chimiques du solide précurseur et des conditions réactionnelles sur la microstructure finale.