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DIFFRAX révèle les propriétés chimiques des ciments


​Créée en 2015, la plateforme de diffraction des rayons X de l'École polytechnique DIFFRAX s'est enrichie en 2018 de trois nouveaux diffractomètres haute résolution. Grâce à l'un d'entre eux, des chercheurs du Laboratoire des solides irradiés (Iramis) ont pu réaliser des études inédites sur les ciments, tant pour le bâtiment et les travaux publics que pour le stockage de déchets nucléaires.
Publié le 12 novembre 2020

Ingrédients de base des mortiers et bétons, les poudres de ciments sont composées d'un grand nombre de minéraux de structures très variées, comportant plusieurs « phases ».

Des scientifiques du LSI ont choisi d'étudier la phase ferritique, jusque-là peu connue, d'un ciment « Portland », à base de silicates et d'alumino-ferrites de calcium. Plus précisément, ils ont étudié la cristallochimie et la réactivité de cette phase en eau pure et en eau sulfatique afin de documenter la durabilité d'ouvrages en béton, au contact d'eau de mer ou en terrain gypseux. Grâce à l'un des nouveaux diffractomètres de DIFFRAX, ils ont pu observer la structure complexe de leur échantillon et identifier quinze composés distincts, dont certains à l'état de traces.

Dans une autre étude, ils ont montré que les ciments alumineux produisent moins d'hydrogène sous irradiation (par radiolyse) que les ciments Portland utilisés actuellement.

Enfin, en vue du stockage d'effluents contaminés en strontium, ils ont comparé l'endommagement structural de divers composés cimentaires, induit par irradiation électronique et gamma. La portlandite Ca(OH)2 des ciments Portland se révèle extrêmement résistante à l'irradiation électronique jusqu'à 15 gigagrays. En revanche, la brushite CaHPO4.2H2O des ciments brushitiques réagit sous irradiation, pour des doses d'une centaine de mégagrays, et se transforme progressivement en pyrophosphate de calcium amorphe.

La plateforme ouverte Diffrax


Ses diffractomètres les plus récents permettent de caractériser des nanomatériaux structurés comme les nanofils pour membranes piézoélectriques ou les films minces multicouches supraconducteurs pour les accélérateurs.

Par l'acquisition de données haute résolution et la rapidité de leur collection, ils autorisent des expériences in situ, dans un environnement contrôlé (humidité, température jusqu'à 1600°C, sous air, vide ou gaz neutre).

Grâce à leurs performances, il est possible de préparer des mesures sur grands instruments (synchrotron ou neutrons), voire même de les réaliser sur place.

En savoir plus.



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