Strength vs. Structure A study for hydraulic cements

Summary

A review of the present state-of-the-art in structure versus strength determinations for hydraulic cements is undertaken. Both morphological and mechanical factors are discussed. New electron micrograph studies of the hydrated material at 800 Kv are presented. Evidence is presented to show that the hydrated Portland cement is potentially a very strong material. All the data suggest that primary bonds exist between the aggregations of hydrated material. However the existence of primary bonds is not consistent with the structure of hydrated material as presented in the literature and observed by the author.

Résumé

Cet article a pour but de préciser où en est notre connaissance de la structure des ciments hydrauliques par rapport à la détermination de la résistance. On expose les études présentes et passées relatives à la structure de la pâte hydratée, y compris plusieurs études récentes faites au moyen du microscope électronique à haute tension. On montre que la structure de la pâte, telle que nous la connaissons actuellement, ne concorde pas avec la résistance potentielle du système que forme la pâte hydratée.

L'effet renforce l'hypothèse que la pâte hydratée de ciment Portland est potentiellement un matériau résistant. La résistance potentielle d'un système hydraté est déterminée d'après les valeurs du “zero-void-modulus” dont nous disposons. Les valeurs sont très fortes pour la pâte hydratée par rapport à la résistance effective de la pâte, celle-ci devant être tributaire des vides qui existent dans la structure gélifiée de la pâte.

On montre aussi que les différences entre les résistances entre action et compression du béton peuvent être expliquées rigoureusement d'après les concentrations des contraintes et qu'il n'est pas besoin d'invoquer l'existence de liaisons faibles dans le matériau hydraté. Tout manque de résistance qu'on décèle dans la pâte hydratée doit être attribué à la présence de vides ou à d'autres défauts de structure de la pâte.

Si les valeurs modulaires de la pâte hydratée n'indiquent pas un matériau à liaisons faibles, reste alors la question de savoir comment la masse hydratée est susceptible de produire un matériau à module si élevé à partir d'un enchevêtrement d'agrégats d'un matériau hydratant qui ne semble pas présenter de propriété liante primaire.

Ce problème ne peut être résolu sans une connaissance adéquate de la structure de la masse hydratante. Il s'impose donc de poursuivre parallèlement les études expérimentale et théorique afin de définir le mécanisme par lequel se développe la résistance.