CHAPITRE II

MÉCANISME DU DURCISSEMEiNT

Le durcissement de tous les liants hydrauliques est dû à la cristallisation des hydrates qui se forment dans l'action de l'eau sur différents composés calcaires. Cette cristallisation résulte d'une dissolution passagère des corps anhydres qui se séparent ensuite de leur dissolution à l'état d'hydrates. Ce phénomène est la conséquence d'une loi générale de la dissolution. Les différents états d'un même corps (état allotropique, état d'hydradation) ont normalement un coefficient de solubilité différent. Ilssont d'autant plus solubles qu'ils sont plus éloignésde leur état d'équilibre. Les corps anhydres, susceptibles de s'hydrater directement, qui ne sont pas, par conséquent, en équilibre au contact de l'eau^ sont toujours plus solubles que leurs hydrates. Par exemple^ le plâtre déshydraté est au moins cinq

fois plus soluble que le gypse ou sulfate hydraté. Lors donc que Ton met de semblables corps au contact de l'eau, ils donnent une solution sursaturée par rapport au corps hydraté, celle-ci tend à se désursaturer par la cristallisation de l'hydrate et devient ainsi aple à dissoudre de nouvelles quantités du corps anhydre ; la cristallisation continue ainsi jusqu'à hydratation et, par suite, durcissement complet.

Tous les phénomènes d'hydratation ne donnent pas nécessairement lieu à des phénomènes de su rsatu ration et de durcissement. Si la tendance à l'hydratation est considérable et la solubilité faible, l'hydratation se produira avant toute dissolution et alors, loin d'amener un durcissement, elle occasionne des gonflements et désagrégations considérables. C'est ce que Ton appelle le phénomène d'extinction qui se produit dans le cas de la chaux avec une énergie considérable. Le même fait s'observe, quoiqu'à un moindre degré, dans Phydralalion de la magnésie, de Tacide borique, etc.

Nous rappellerons rapidement quels sont les différents composés qui s'hydratent ainsi dans les liants hydrauliques en concourant à leur durcissement. Ce sont essentiellement des silicates et des aluminates de chaux.

L'élément actif par excellence de tous les produits hydrauliques est le silicate tricaicique qui, au contact de l'eau se dédouble en silicate monocalcique hydraté et en chaux hydratée. Cette dernière cristallise en grandes lamelles hexagonales de 1 millimètre et plus, que l'on reconnaît facilement à la vue. Les cristaux du silicate hydraté sont, au contraire, tellement fins qu'ils échappent aux plus forts grossissements du microscope :

SiO^SCaO -i- Aq. = Si02Ca02,5H20 -h 2CaOH20.

Il existe plusieurs aluminates de chaux dont on rencontre au moins deux dans les ciments : les aluminates dicalcique et tricaicique. Ils s'hydratent directement par addition d'eau comme le fait le plâtre :

Ar-0^2GaO -h Aq. = AP0^2Ga06H20 Al^O^SCaO -}- Aq. = AP033CaOi2H20

Mais dans les ciments qui renferment de la chaux libre provenant du dédoublement du silicate tricaicique, c'est seulement Taluminate tricaicique qui existe après hydratation.

Les mêmes silicates et aluminates de chaux peuvent encore se former par combinaison de la chaux libre avec la silice et l'alumine libres ou

engagées dans des combinaisons peu stables, comme Test l'argile déshydratée à basse température et, en général, toutes les pouzzolanes ; celte combinaison est encore une cause de durcissement.

Le sesquioxyde de fer se comporte comme Talumine et doit donner des composés isomorphes qui sont mêlés ensemble en toutes proportions. Le ferrite de chaux hydraté est blanc. Il se décompose au contact de l'acide carbonique de l'air. C'est là la cause de la coloration de certains ciments exposés à l'air.

Le chlorure de calcium et le sulfate de chaux donnent avec Taluminate tricalcique des combinaisons d'une extrême importance. Le chlorure de calcium donne, en outre, avec la chaux, un oxychlorure. L'existence de ces différents composés joue un rôle capital dans l'action de l'eau de mer sur les ciments, car sous la première action de la chaux, des ciments^ les chlorure et sulfate de magnésium des eaux de la mer sont transformés dans les sels de chaux correspondants.

Oxychlorure de calcium. — L'oxychlorure de calcium

CaCr^3CaOAq,

se décompose au contact de l'eau jusqu^'à ce que la dissolution qui mouille les cristaux renferme 100 grammes de chlorure de calcium par litre au contact des solutions plus diluées, cet oxychlorure ne peut plus exister à Tétalsolide, mais il en subsiste une certaine quantité en dissolution. Sa formation, comme on aura l'occasion de le signaler plus loin, a une influence énorme sur l'extinction de la chaux qui est considérablement accélérée par la présence de CaCl-.

Chloroaluminate de chaux. — Ce corps, entrevu par M. Gandlot, a été obtenu en cristaux par M. G. Friedel

Al20^3Ga02CaCl2ioH20

Il augmente considérablement la solubilité de l'aluminate de chaux et, par suite, la rapidité de la prise quand on gâche le ciment avec des solutions concentrées de chlorure de calcium.

Sulfoaluminate de chaux, — Ce corps, découvert par M. Candlot. donne lieu dans sa formation à des phénomènes d^expansion comme le fait l'hydratation de la chaux. 11 est la cause de la destruction si rapide des ciments dans les eaux de la mer ou dans les eaux sélénileuses. 11 répond à la formule

A120^3Ca03 (CaOSO^) SOH^O

d'après les analyses concordantes de MM. Micliaelis et De val.

Ce corps se décompose vers 4^° en présence de l'eau.