Structure des laitiers vitrifiés de hauts-fourneaux

Table des matières

Chapitre 1. État de l’art
1.1. Les verres silicatés
1.1.1. Définition du verre
1.1.2. Structure des verres silicatés
1.1.3. Le titane dans les verres silicatés
1.1.4. Contraintes liées à l’étude de structures vitreuses
1.2. Le laitier vitrifié de hauts-fourneaux
1.2.1. Fabrication du laitier vitrifié de hauts-fourneaux
1.2.2. Structure du laitier vitrifié de hauts-fourneaux
1.3. Le ciment et les matériaux cimentaires
1.3.1. Le ciment Portland (CEM I)
1.3.2. Les ajouts cimentaires
1.3.3. Les ciments au laitier1
1.3.4. Le mortier et le béton
1.4. Réactivité du laitier vitrifié
1.4.1. Réactivité à l’eau des verres silicatés
1.4.2. Réactivité à l’eau des laitiers
1.4.3. Réactivité des ciments au laitier
1.4.4. Impact du titane sur la réactivité des ciments au laitier
1.5. Démarche de la thèse
Chapitre 2. Matériaux et méthodes
2.1. Échantillons
2.1.1. Laitiers industriels
2.1.2. Laitiers industriels refondus
2.1.3. Laitiers de synthèse de composition contrôlée
2.2. Références cristallines et vitreuses
2.2.1. Références pour l’environnement du Ca
2.2.2. Références pour l’environnement du Ti
2.3. Préparation de sections d’échantillons et de surfaces planes polies
2.4. Analyse des compositions et phases
2.4.1. Spectrométrie de fluorescence X
2.4.2. Microsonde électronique
2.4.3. Diffraction des rayons X
2.5. Microscopie électronique à balayage (MEB) et analyse dispersive en énergie (EDS)
2.5.1. Principe du MEB et de l’EDS
2.5.2. Mise en œuvre expérimentale
2.6. Spectroscopie par Résonance Paramagnétique Electronique (RPE)
2.6.1. Principe de la RPE
2.6.2. Mise en œuvre expérimentale et traitement des spectres
2.7. Spectroscopie d’absorption des rayons X (XANES et EXAFS)
2.7.1. Principe de la spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS)
2.7.2. Mise en œuvre expérimentale
2.7.3. Traitement des spectres
2.8. Fonction de distribution de paires (PDF)
2.8.1. Principe de la PDF
2.8.2. Mise en œuvre expérimentale
Références des chapitres 1 et 2
Partie A. Étude de laitiers industriels amorphes
Introduction à la partie A
Chapitre 3. Cas d’un laitier industriel conservé en conditions humides non contrôlées
L’essentiel du chapitre
3.1. Introduction
3.2. Présentation du matériau
3.3. Identification de l’hydratation partielle lors du stockage en conditions humides non contrôlées
3.3.1. Hydratation partielle de grains isolés
3.3.2. Propriétés de liant hydraulique du laitier
3.4. Identification des mécanismes d’hydratation
3.4.1. Dissolution du verre de laitier et formation d’une couche modifiée
3.4.2. Formation des produits d’hydratation
3.5. Conclusion et description globale des premiers stades d’hydratation
Chapitre 4. Structure des laitiers industriels
L’essentiel du chapitre
4.1. Introduction
4.2. Matériel et méthodes
4.2.1. Echantillons
4.2.2. Spectroscopie d’absorption des rayons X (XANES et EXAFS)
4.2.3. Fonction de distribution de paires (PDF)
4.2.4. Modélisation
4.3. Résultats
4.3.1. XANES
4.3.2. EXAFS
4.3.3. PDF
4.3.4. Modélisation
4.4. Discussion
4.4.1. Environnement local du Ca dans les laitiers industriels
4.4.2. Structure vitreuse des laitiers industriels
4.5. Conclusion
Conclusion de la partie A
Références de la partie A
Partie B. Le titane dans les laitiers
Introduction à la partie B
Chapitre 5. Le Ti dans les laitiers industriels
L’essentiel du chapitre
5.1. Introduction
5.2. Mise en œuvre expérimentale et traitement des résultats
5.2.1. Laitiers étudiés
5.2.2. Spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS) au seuil K du Ti
5.2.3. Résonance paramagnétique électronique (RPE)
5.3. Etat d’oxydation des laitiers industriels
5.4. Spéciation et rôle du Ti dans la structure des laitiers industriels
5.4.1. Résumé étendu de l’article
5.4.2. Article (manuscrit soumis au Journal of the American Ceramic Society)
5.5. Conclusion
Chapitre 6. Etude de laitiers modèles à teneurs croissantes en Ti
L’essentiel du chapitre
6.1. Introduction
6.2. Le Ti dans les laitiers de synthèse
6.2.1. Degré d’oxydation du Ti dans les laitiers de synthèse
6.2.2. Environnement local du Ti dans les laitiers de synthèse
6.3. Analyse globale de la structure du réseau vitreux des laitiers de synthèse
6.4. Conclusion
Conclusion de la partie B
Références de la partie B
Partie C. Ouverture vers les propriétés macroscopiques
Chapitre 7. Impact du Ti sur les propriétés mécaniques des mortiers à base de ciment au laitier
L’essentiel du chapitre
7.1. Introduction
7.2. Résistance mécanique de micro-mortiers réalisés avec des ciments à base de laitiers modèles et de laitiers industriels
7.2.1. Matériel et méthodes
7.2.2. Premiers résultats et discussion
7.3. Validation de la méthode micro-mortiers et comparaison avec les mesures industrielles
7.3.1. Matériel et méthodes
7.3.2. Seconds résultats
7.4. Discussion globale
7.5. Conclusion
Références de la partie C
Conclusion générale
Perspectives
Annexes
Annexe A1. Localisation des zones d’intérêt pour les mesures XANES avec micro-faisceau
Annexe A2. Cartographie EDS d’un laitier partiellement hydraté
Annexe A3. Calcul de l’incertitude sur la quantification d’un signal RPE
Annexe A4. Impact du degré d’oxydation du Ti sur les spectres XANES
Références des annexes
Résumé