Connaissances fondamentales : Le gel de l’eau dans les mésopores du ciment

Rédaction
06/04/2012

Le CNRS et l’Atilh ont mis en place un programme de recherche concernant le gel de l’eau dans les mésopores du ciment. Cette étude permettra de mieux appréhender les phénomènes régissant la résistance du béton face à la pénétration de sels ou d'agents agressifs, lors de cycles de gel/dégel ou d'exposition au feu.

I – Qui est à l’initiative de ces recherches ? Quels étaient les problématiques/besoins ?

Ces recherches ont été effectuées dans le cadre d’une collaboration entre le CNRS et l’Atilh via différents programmes de recherche menés successivement depuis 1995, afin de porter la communauté cimentière française – industriels et chercheurs – au premier rang mondial dans la compréhension des propriétés physiques, chimiques et mécaniques des ciments. L’objectif du dernier programme de recherche, dans lequel s’inscrivent ces travaux, était de comprendre les phénomènes régissant la résistance du béton en conditions environnementales et/ou accidentelles telles que la pénétration de sels ou d’agents agressifs, lors de cycles de gel/dégel ou d’exposition au feu.

Exemple du caractère multi-échelle du ciment. Ici, la Cité Radieuse du Corbusier à Briey-en-Forêt, dans l’Est de la France. [©ACPresse]
Exemple du caractère multi-échelles du ciment. Ici, la Cité Radieuse du Corbusier à Briey-en-Forêt, dans l’Est de la France. [©ACPresse]

II – Qu’appelle-t-on mésopores ?

Le ciment est un matériau poreux multi-échelle (voir photo 1) comprenant des pores allant de quelques nanomètres3, correspondant aux espaces entre les feuillets de silicate de calcium hydraté (élément fondamental de la pâte de ciment), à quelques millimètres (les bulles d’air). En physique des matériaux poreux, il est d’usage de séparer les tailles des pores en trois grandes catégories : les micropores (< 2 nm), les mésopores (entre 2 et 50 nm) et les macropores (> 50 nm). Ainsi, dans le ciment, les mésopores correspondent aux vides capillaires les plus petits (10 – 50 nm), ainsi qu’aux espaces disponibles entre les feuillets de silicate de calcium hydraté.

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