Physico-chimie de la gélification du silicate de sodium en milieu basique

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

silice, matériaux composites, gels et gélification, liants (matériaux)

Mots-clés

Gel de silice - Sodium - Thèses et écrits académiques,

Gélification - Thèses et écrits académiques

La consolidation des matériaux cimentaires et géopolymériques implique la formation d'un gel à base de silicate dont le mécanisme de formation est difficile à identifier du fait que celle-ci intervient in situ dans un milieu complexe et évolutif dont il ne constitue qu'une phase minoritaire. L'étude portant sur le comportement des solutions de silicate de sodium en milieu basique est donc essentielle pour comprendre et/ou maîtriser la composition de la phase liquide de tels systèmes. Des études combinées d'analyse chimique (ICP-AES), de RMN et de DCRX de la solution mère ([Si] = 7 mol/l, pH = 11,56, Si/Na = 1,71) ont permis d'identifier la présence majoritaire d'espèces complexes neutre de type Si7O18H4Na4, susceptibles de se dissocier, de s'agréger et/ou de se condenser par dilution à l'eau et/ou à l'acide chlorhydrique. La dilution à l'acide conduit, dans une gamme de pH et de concentration en silicium relativement faible, à l'obtention de différents gels : des gels transparents réversibles constitués d'agrégats de particules qui seraient de type Si₇O₁₈H₄Na₄ et qui n'évolueraient pas au cours du temps ; des gels blancs solubles, qui conduisent progressivement à la formation d'un solide soluble constitué de colloïdes de composition de type NaSi₁,₈₇O₄,₂₄ ; des gels "irréversibles" qui ont une synérèse conduisant à la formation d'un solide fortement consolidé constitué d'une phase soluble riche en sodium qui serait de même nature que les gels blancs (NaSi₁,₈₇O₄,₂₄) et d'une phase insoluble de type silice et de composition NaSi₁₂,₆₆O₂₅,₈₂. La gélification résulterait de la formation de petites particules susceptibles de grossir en nombre et en taille et de se regrouper pour remplir l'espace disponible. Quant au processus de mûrissement, il serait le résultat d'un phénomène de dissolution/reprécipitation.