Influence de la stéréochimie et de la fonctionnalité de molécules organiques sur l'hydratation de composés cimentaires

par Camille Nalet

Thèse de doctorat en Chimie - physique

Sous la direction de André Nonat.

Le président du jury était Sylvie Bourgeois.

Les rapporteurs étaient Robert Flatt, Philippe Grosseau.


  • Résumé

    Le manque de connaissance sur les interactions existantes entre les adjuvants organiques et les phases minérales ainsi que leur influence sur les mécanismes d’hydratation du Ciment Portland Ordinaire (CPO) limite le développement de nouvelles molécules organiques avec des propriétés améliorées et contrôlées. Ici, le but de ces travaux était de comprendre pourquoi et comment des adjuvants organiques modifient le temps de prise du CPO en faisant varier progressivement les caractéristiques de molécules organiques simples comme leur charge, leurs groupes fonctionnels (hydroxyle, hydroxy-carboxylate, carboxylate, sulfonate et phosphonate) et la stéréochimie de leurs groupes hydroxyles.Les différents retards induits par les molécules organiques étudiées sur l’hydratation du composé minéral responsable des propriétés finales du CPO, le silicate tricalcique, ont été reliés aux caractéristiques des composés organiques. Les interactions de ces derniers dont leur adsorption sur du silicate de calcium hydraté (C-S-H) ainsi que leur complexation avec les ions calcium, hydroxyde et/ou silicates en solution ont été identifiées dans des systèmes à l’équilibre et corrélées au retard généré par les molécules organiques sur l’hydratation du silicate tricalcique.L’impact des hexitols qui varient uniquement en fonction de la stéréochimie de leurs groupes hydroxyles sur le processus de dissolution-précipitation de l’hydratation du silicate tricalcique a été étudié. L’influence de ces polyols sur l’hydratation d’un mélange luminatesulfate de calcium a été expliquée par leur adsorption sur l’ettringite, les AFm et par leur complexation ionique en solution. Pour finir, cette étude s’est focalisée sur les conséquences des interactions des hexitols avec l’ettringite et les ions aluminate en solution sur l’hydratation des phases silicates présentes dans le CPO.

  • Titre traduit

    Influence of the stereochemistry and of the functionality of organic molecules on the hydration of cementitious compounds


  • Résumé

    The current limited knowledge on the interactions between organic admixtures and mineral phases as well as their influence on the hydration mechanisms of the Ordinary Portland Cement (OPC) represents a real limitation in the development of new organic products with improved and controlled properties. Here, this study intended to understand why and how organic admixtures modify the setting time of OPC by progressively varying the characteristics of simple organic molecules such as their charge, functional groups (hydroxyl, hydroxy-carboxylate, carboxylate, sulfonate and phosphonate) and the stereochemistry of their hydroxyl groups.The different retardations induced by the organic molecules studied on the hydration of the mineral compound responsible of the final properties of OPC, tricalcium silicate, were related to the characteristics of the organic admixtures. The interactions of these organic compounds such as their adsorption on calcium silicate hydrate (C-S-H) and their complexation with calcium, hydroxide and/or silicate ions in solution were identified in systems at equilibrium and correlated to the retarding effect generated by the organic molecules on the hydration of tricalcium silicate.The impact of hexitols which differ from one another in the stereochemistry of their hydroxyl groups on the dissolution-precipitation process of the hydration of tricalcium silicate was studied. The influence of these polyols on the hydration of a calcium aluminate and calcium sulfate mixture was explained by their adsorption on ettringite and AFm as well as by their ionic complexation in solution. Finally, this study focused on the consequences of the interactions of hexitols with ettringite and aluminate ions in solution on the hydration of the silicate phases present in OPC.


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  • Détails : 1 vol. (183 p.)
  • Annexes : Bibliographie p.179. 8 références

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  • Cote : TNSDIJON/2015/86
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