An examination of two methods for studying diffusion kinetics in hydrated cements

Abstract

Two methods of measuring, diffusion in hydrated cement are described. The first method, solvent exchange, involves measuring the rate of exchange of pore water with a miscible organic fluid by a process of counter-diffusion. Solvent exchange measurements are sensitive to the pore structure of the hydrated cement and alteration to the pore structure caused by previous drying.

The second method involves measuring the rate of water diffusion during drying and rewetting tests at selected relative humidities. The results are complicated by lack of equilibrium but can reflect the importance of the degree of specimen saturation as well as the effects of pore structure.

Résumé

On décrit deux méthodes de mesure de la diffusion dans le ciment hydraté. La première méthode par substitution de solvant réside dans la mesure de la vitesse de substitution de l'eau interstitielle par un fluide organique miscible au cours d'un processus de contre-diffusion. La substitution de virtuellement toute l'eau interstitielle est possible avec une série de fluides et la vitesse de substitution augmente avec une diminution de viscosité du liquide pénétrant. La cinétique de substitution correspond à une équation de diffusion tri-dimensionnelle typique. Les mesures de substitution de solvants sont sensibles à la structure poreuse du ciment hydraté et à l'altération de cette structure par un séchage antérieur. Le séchage antérieur augmente le volume des pores les plus grands et de ce fait la vitesse de diffusion. La méthode implique l'utilisation d'éprouvettes saturées et ne peut donc traduire les effets de niveaux de saturation sur la vitesse de diffusion.

La seconde méthode comprend la mesure de la vitesse de diffusion d'eau au cours d'essais de séchage et de ré-humidification à des humidités relatives choisies. Le défaut d'équilibre rend plus complexe l'interprétation des résultats mais ceux-ci peuvent traduire l'importance du degré de saturation des essais aussi bien que les effects de la structure poreuse. Une comparaison entre les vitesses du premier et du second séchage indique que l'accroissement de vitesse de diffusion dû au premier séchage dépend du rapport eau/ciment initial.

Ces deux méthodes doivent être considérées comme des techniques complémentaires à utiliser sélectivement selon l'aspect qu'on considère de la durabilité du béton.