Influence d'un superplastifiant sur l'énergie d'activation lors de l'hydratation d'un coulis de ciment

Abstract

La cinétique d'hydratation de pâtes de ciment à différentes températures a été étudiée par calorimétrie en conditions adiabatiques, dans le but de déterminer l'énergie d'activation globale associée aux différentes réactions chimiques qui ont lieu lors de l'hydratation. Les énergies d'activation sont nécessaires, soit pour prédire le déroulement de réactions en fonction de la température, soit pour mettre en évidence des changements dans le mécanisme de réaction. Nous avons étudié l'effet de différentes variables sur cette énergie d'activation, soit le type de ciment, le rapport eau/ciment, la présence d'un polyélectrolyte (KCl) et d'un superplastifiant (polymélamine sulfonate). Un autre volet de notre étude a consisté à comparer les méthodes de calorimétrie adiabatique et isotherme pour le suivi de l'hydratation du ciment. Pour ce faire, nous avons développé un calorimètre isotherme mieux adapté à l'étude des pâtes réactives. Trois méthodes ont été utilisées pour calculer l'énergie d'activation à partir des données calorimétriques. Dans la première, les courbes calorimétriques sont représentées à l'aide d'équations contenant plusieurs paramètres ajustables. L'évolution de ces paramètres en fonction de la température permet d'obtenir une énergie d'activation pour chaque paramètre. Cette méthode permet de bien représenter les données expérimentales, mais conduit à des valeurs d'énergie d'activation difficiles à interpréter. La deuxième méthode fait appel à l'application de modèles cinétiques développés pour des systèmes plus simples. En général, ces modèles permettent de représenter les données sur un domaine restreint, mais les énergies d'activation obtenues peuvent être directement associées aux réactions. Dans la troisième approche, les vitesses de réaction (obtenues des flux thermiques) sont utilisées directement pour calculer des énergies d'activation à des degrés d'avancement donnés. Cette méthode permet d'obtenir des valeurs qui, contrairement aux méthodes précédentes, ne sont pas affectées par le lissage, ce qui permet d'observer une évolution de E$\sb{\rm a}$ en fonction de l'avancement de la réaction. On a ainsi observé que l'énergie augmente avec la progression de la réaction aux taux d'avancement faibles ($\alpha$ = 0,10-0,25); par contre, aux taux d'avancement plus élevés ($\alpha$ = 0,25-0,35), on observe une chute significative de E$\sb{\rm a}$. L'augmentation du rapport eau/ciment et la présence de superplastifiant ont tendance à diminuer les énergies d'activation, mais l'influence de ces paramètres est relativement faible. [Résumé abrégé par UMI].