Zoom sur le phénomène de conversion des ciments d’aluminates de calcium

A des températures inférieures à 30°C, l’hydratation du ciment d’aluminates de calcium conduit à la formation d’hydrates CAH10 à structure hexagonale et C2AH8+AH3. Ces hydrates sont métastables et se transforment graduellement au cours du temps en hydrates à structure cubique (C3AH6 +AH3). Ce processus, qu’on appelle conversion, s’accélère en fonction des conditions de chaleur et d’humidité. Autour de 40°C la conversion s’effectue en quelque mois. A 70°C la conversion complète s’effectuera en quelques heures. Si les températures d’hydratation sont assez élevées, les hydrates hexagonaux ne sont pas détectés et seuls apparaissent les hydrates cubiques stables.

Les changements microstructuraux associés à la conversion  n’impliquent pas seulement un changement dans la structure cristalline et la morphologie des hydrates.
En effet, la formation des hydrates hexagonaux nécessite plus d’eau que celle des hydrates cubiques ; la transformation des hydrates hexagonaux libère donc de l’eau, avec, comme conséquence un accroissement de la porosité qui implique d’importantes baisses de résistance mécanique et de durabilité du béton.

Il est donc important que le rapport eau/ciment utilisé dans le gâchage du ciment d’aluminates soit dosé pour la seule hydratation du ciment sous sa forme cubique, c’est-à-dire inférieur à 0,40.

Dans le même temps, le dosage en ciment d’aluminates de calcium ne doit jamais être inférieur à 400 kg/m3 afin d’une part, de disposer de la quantité d’eau nécessaire à l’ouvrabilité sans dépasser le seuil de E/C = 0,4, et d’autre part, de limiter l’impact de la conversion, sur les performances mécaniques du béton.

conversion

Béton : résistances avant et après conversion pour différents ratios E/C, tiré de la norme française EN 14647 (2006)

Bibliographie
Les bétons. Bases de données pour leur formulation. Sous le dir. De J. Baron et J. P. Ollivier. Eyrolles, 2e tirage, 1997.