Le polymorphisme du silicate bicalcique Ca₂SiO₄ : implications géophysique et industrielle

par Corinne Rémy

Thèse de doctorat en Sciences Appliquées

Sous la direction de Michel Madon.

Soutenue en 1995

à Paris 6 .

mots clés

• Ciment Portland
• Rayons X -- Diffraction
• Spectroscopie Raman
• Polymorphisme (cristallographie)
• Microscopie électronique en transmission

Résumé

Le silicate bicalcique est, d'une part, l'un des principaux constituants du ciment Portland. D'autre part, sa phase thermodynamiquement stable dans les conditions ambiantes est une olivine, classe de minéraux très importante en géophysique. L'objectif de la thèse est de caractériser les transitions de phase en température ou en pression et d'établir une base de données structurales et thermodynamiques pour l'ensemble des polymorphes de ce composé. Les différentes phases ont tout d'abord été synthétisées et maintenues dans les conditions ambiantes selon des traitements appropriés. Chacune de ces phases a été caractérisée par son spectre de diffraction X et son spectre Raman et leur microstructure a été déterminée par microscopie électronique analytique en transmission. Les transitions de phase se produisant en température ont ensuite été reconsidérées par diffraction X et par spectroscopie Raman. Les expériences de diffraction X in-situ en température ont également permis de déterminer le coefficient de dilatation thermique de chacun des polymorphes du silicate bicalcique et les expériences de spectroscopie Raman, de quantifier l'anharmonicité pour deux de ces phases. Enfin, le comportement du silicate bicalcique sous l'effet de la pression a été étudié. Des expériences de diffraction X in-situ sous pression à froid (en cellule à enclumes de diamant) ont permis de mettre en évidence la transformation de l'olivine et de déterminer son module d'incompressibilité. Des échantillons extraits de cellule à enclumes de diamant (et éventuellement trempés depuis de hautes températures) ont également été analysés par diffraction X et par microscopie électronique analytique en transmission

Titre traduit

Polymorphism of dicalcium silicate. Geophysical and industrial implications

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