(4) Stabilité
L’uniformité de la variation de volume de la pâte de ciment après durcissement est appelée stabilité volumique du ciment. Après l’ajout d’eau dans le ciment, celui-ci s’hydrate et durcit progressivement, et la pâte de ciment durcie peut conserver une forme particulière sans fissure, déformation ou effondrement. D’une manière générale, outre l’expansion du ciment au cours du processus de prise et de durcissement, la plupart des ciments rétrécissent légèrement en volume, mais ces expansions et rétrécissements sont tous achevés avant le durcissement, de sorte que les pierres de ciment (y compris le béton et le mortier) ont un changement de volume constant, c’est-à-dire une bonne stabilité. Toutefois, si la réaction chimique de certains composants du ciment n’est pas achevée avant le durcissement mais se produit après, accompagnée d’un changement de volume, elle générera une contrainte interne nuisible à l’intérieur de la pierre de ciment durcie si cette contrainte interne est suffisamment importante. Lorsque la résistance de la pierre cimentaire est considérablement réduite et que le produit cimentaire est même endommagé par des fissures, cela signifie que la stabilité du ciment est médiocre.
La stabilité est un indicateur essentiel de la qualité du ciment. L’utilisation d’un ciment dont la stabilité n’est pas qualifiée entraînera des déformations, des fissures, voire l’effondrement des éléments en béton, des bâtiments et du mortier, ce qui provoquera de graves accidents en matière de qualité de l’ingénierie.
(5) Force
La résistance du ciment est un indice important pour évaluer la qualité du ciment et constitue la base principale pour la classification du ciment.
La résistance du ciment fait référence à la capacité du corps d’essai du mortier de ciment durci à résister aux dommages causés par une force extérieure, exprimée en MPa (MPa), qui est l’une des propriétés physiques et mécaniques essentielles du ciment. En fonction des différentes formes de contraintes, la résistance du ciment est généralement divisée en trois types : résistance à la compression, résistance à la flexion et résistance à la traction. La contrainte maximale lorsque le corps d’essai du mortier de ciment durci subit une rupture par compression est appelée résistance à la compression du ciment ; la contrainte ultime est appelée résistance à la flexion du ciment, et le corps d’essai du mortier de ciment durci résiste à la résistance à la traction. Enfin, la contrainte maximale lors d’une rupture en traction est appelée résistance à la traction du ciment.
De nombreux facteurs affectent la résistance du ciment, tels que la composition minérale du clinker, la teneur en oxyde de calcium libre et d’autres composants chimiques à l’état de traces, le type et la quantité de matériaux mélangés ajoutés au ciment, la quantité de gypse ajoutée et le broyage fin du degré de ciment, les conditions de durcissement du corps d’épreuve et les méthodes d’essai de résistance.
(6) Chaleur d’hydratation
La chaleur d’hydratation du ciment est la chaleur générée par l’hydratation du ciment. Comme elle comprend une série d’actions d’hydratation, d’hydrolyse et de cristallisation, il s’agit de la chaleur de durcissement du ciment.
La chaleur d’hydratation et la vitesse de libération de la chaleur dépendent principalement de la composition minérale du ciment. Plus la vitesse d’hydratation des minéraux est rapide, plus la chaleur d’hydratation est élevée. En raison des différentes conditions d’essai, les résultats des mesures de la chaleur d’hydratation des minéraux du clinker varient souvent d’un aspect à l’autre. Toutefois, les résultats des tests montrent que la règle générale est cohérente : la chaleur d’hydratation de l’aluminate tricalcique et le taux de libération de chaleur sont les plus élevés, suivis par l’aluminoferrite tétra-calcique et le silicate tricalcique, et le silicate dicalcique est le plus faible.
(7) Propriété de saignée et de rétention d’eau
Le ressuage fait référence à la performance d’une partie de l’eau de gâchage sécrétée par la boue de ciment. Le béton ayant des propriétés de ressuage élevées a plus de pores après durcissement, et son imperméabilité et sa résistance au gel doivent être médiocres, ce qui réduira également la résistance à la corrosion.
Le type de ciment, les matériaux mélangés, la finesse du broyage, la composition chimique et les adjuvants ont tous une incidence sur la propriété de ressuage. Le ressuage du ciment est généralement exprimé en pourcentage de la différence de volume avant et après le ressuage de la suspension de ciment par rapport au volume original avant le ressuage.
La propriété de rétention d’eau fait référence à la capacité d’un matériau à retenir l’eau, ce qui est la propriété opposée du ressuage. Si la propriété de rétention d’eau est bonne, l’eau ne s’écoulera pas lorsque la boue est laissée sur place, mais elle peut s’échapper lors de l’utilisation d’un gabarit d’absorption d’eau, d’une vibration sous vide ou d’une aspiration sous vide.
L’amélioration des propriétés de rétention d’eau peut également être obtenue en réduisant le ressuage. Par exemple, il améliore la finesse de broyage du ciment, accélère la formation d’une structure cohésive et minimise le ressuage ; le mélange de matériaux pouzzolaniques au ciment, tels que la diatomite, la bentonite et la charge microcristalline, le calcaire, la dolomie, etc., peut augmenter la demande en eau mais réduire le ressuage (au contraire, l’ajout de laitier au ciment Portland augmentera son ressuage) ; la réduction de la quantité d’eau ajoutée et l’utilisation d’adjuvants tels que le résinate de sodium peuvent également minimiser le ressuage.
(8) Changement de volume
Le changement de volume de la pierre à ciment pendant l’utilisation, en plus de la dilatation et de la contraction thermiques et de la contraction de carbonisation, affecte également la dilatation humide et la contraction sèche. En d’autres termes, le volume de la pâte de ciment durcie varie en fonction de la teneur en eau. Elle se contracte à sec et se dilate à l’état humide.
L’expansion du volume d’un matériau due à l’absorption d’eau est appelée gonflement. Le retrait de séchage est la réduction du volume du béton de ciment causée par l’évaporation et la perte d’eau dans les pores capillaires et les pores de colle. Lorsque le retrait de séchage est limité, le béton est sujet à des fissures de retrait.
(9) Résistance au gel
La résistance au gel est la capacité du béton de ciment à résister aux cycles de gel et de dégel. Lorsque le ciment est utilisé dans des régions très froides, la résistance au gel est l’une des propriétés essentielles de la pierre de ciment. La durabilité de la pierre de ciment dépend également de sa capacité à résister aux cycles de gel-dégel.
Lorsque la température ambiante du béton de ciment saturé d’eau est inférieure au point de congélation, l’eau qu’il contient gèle, augmentant son volume d’environ 9 %, générant des contraintes d’expansion et provoquant un décollement des coins du béton et une réduction de sa résistance ; lorsque la température augmente, le béton contenu dans l’eau fond. Ces cycles répétés de gel et de dégel endommagent gravement la structure interne du béton.
(10) Érosion du milieu environnemental
Les milieux environnementaux nuisibles à la durabilité du ciment sont principalement : l’eau douce, l’eau acide et acide, les solutions sulfatées, les solutions alcalines, etc. De nombreux facteurs influencent le processus d’érosion. Outre le type de ciment et la composition minérale du clinker, il est également lié à la compacité et à l’imperméabilité de la boue ou du béton durci, ainsi qu’à la pression, au débit et aux changements de température du milieu d’érosion. Plusieurs types d’érosion coexistent souvent simultanément et s’influencent mutuellement.
