Publication

A new quantification method based on SEM-EDS to assess fly ash composition and study the reaction of its individual components in hydrating cement paste

Résumé

Calcareous fly ashes are high-potential reactive residues for blended cements, but their qualification and use in concrete are hindered by heterogeneity and variability. Current characterization often fails to identify the dominant, most reactive, amorphous fraction of the ashes. We developed an approach to characterize ashes using electron microscopy. EDS element composition of millions of points is plotted in a ternary frequency plot. A visual analysis reveals number and ranges of chemical composition of populations: silicate, calcium-silicate, aluminosilicate, and calcium-rich aluminosilicate. We quantified these populations in four ashes and followed their hydration in two Portland-ash systems. One ash reacted at a moderate rate: it was composed of 70 vol.% of aluminosilicates and calcium-silicates and reached 60% reaction at 90 days. The other reacted faster, reaching 60% at 28 days due to 55 vol.% of calcium-rich aluminosilicates, but further reaction was slower and 15 vol.% of phases, the silica-rich ones, did not react. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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Ciment
vignette|Du ciment, fourni en sac, prêt à être mélangé avec de l’eau et des granulats. Le ciment est un liant hydraulique (qui durcit sous l'action de l'eau), utilisé dans la préparation du béton, et aujourd'hui le plus souvent employé dans la confection des dallages, des parpaings, des enduits et des mortiers. Le principe est de chauffer à très haute température du calcaire et de l'argile pour former des nodules de silicates de calcium, le clinker. Ceux-ci sont ensuite broyés finement.
Silicate
vignette|Motif structurel de base de la plupart des polymorphes du dioxyde de silicium qui forme des assemblages de tétraèdres liés les uns aux autres par leurs sommets, chaque atome d'oxygène étant commun à deux tétraèdres, d'où la formule générale de . Un silicate est un sel combinant le dioxyde de silicium à d'autres oxydes métalliques. Les minéraux ayant une composition de silicate sont également qualifiés de silicates et constituent une famille de minéraux extrêmement importante.
Ciment Portland
thumb|right|280px|Sacs de ciment Portland. Les ciments Portland sont des liants hydrauliques composés principalement de silicates de calcium hydrauliques qui font prise et durcissent en vertu d'une réaction chimique à l'eau appelée hydratation. Lorsqu'on ajoute la pâte (ciment, air et eau) aux granulats (sable et gravier, pierre concassée ou autre matériau granulaire), elle agit comme une colle et lie ensemble les granulats pour former une masse semblable à de la pierre, le béton, le matériau artificiel le plus polyvalent et le plus répandu qui existe.
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