Cinétique et mécanisme d'attaque de la fibre de verre"E"dans les solutions basiques

par Ahmad Al Cheikh

Thèse de doctorat en Gestion et traitement des déchets

Sous la direction de Michel Murat.

Soutenue en 1988

à Lyon, INSA , en partenariat avec LCPAE – Chimie Physique Appliquée et Environnement (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Fibres de verre
• Dissolution
• Kaolinite

Résumé

La cinétique de dissolution de la fibre de verre E dans des solutions basiques a été étudiée dans un réacteur fermé, à 25°C, en adoptant la méthode du disque tournant pour le porte-échantillon. La courbe α= f (t) (ex taux global de dissolution de la fibre, déterminé par mesure de la perte de masse de la fibre après dissolution sélective de la couche d'attaque) est une fonction linéaire du temps, ce qui implique un processus interfacial pour la dissolution proprement-dite. A pH fixé <12,6), l'attaque de la fibre est rapide avec les solutions de soude ou de potasse. Elle est plus lente avec une solution saturée d'hydroxyde de calcium et conduit dans ce cas à la formation d'une couche d'attaque importante dont l'évolution de la microstructure a été analysée par microscopie électronique à balayage. En outre, des arrêts cinétiques se manifestent à certaines échéances, sui vis d'une reprise du processus d'attaque provoquée par des phénomènes de desquamation locale de la couche. La comparaison des courbes α=f(t) et α'=f(t) (ex' taux de formation de la couche déterminé par analyse chimique de ses constituants), associée à des investigations par diffraction des rayons X et à la détermination de la valeur du rapport Ca/Si dans la couche, permet de montrer que la formation de cette dernière n'implique pas seulement le processus de "germination-croissance" de silicate de calcium hydraté, mais la formation de dé pots relativement importants d'hydroxyde ou de carbonate de calcium provenant de la solution. Dans les matrices cimentaires dont l'hydratation conduit à une phase liquide intersticielle très basique et riche en hydroxydes de calcium, de sodium et de potassium, la corrosion de la fibre de verre E est rédhibitoire. Il est donc nécessaire de provoquer l'abaissement du pH et la fixation des ions alcalins. Les investigations conduites sur des solutions saturées d'hydroxyde de calcium ou de ciment portland, et additionnées d'un solide très réactif comme la métakaolinite, ont montré que ces deux phénomènes pouvaient être réalisés, ce qui autorise un renforcement par la fibre de verre E sans risque de corrosion chimique importante de cette dernière.

Titre traduit

= Glass fiber corrosion in basic solutions: implications for the reinforcement of cement mortars

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