Matière liante

Qu'est ce que la matière liante ?

Le plâtre, l’argile, le ciment et la chaux ont en commun, lorsqu’ils sont mélangés à l’eau, de former des pâtes molles capables de se solidifier en un laps de temps pouvant varier de quelques minutes à quelques jours. Les mécanismes de durcissement de ces liants minéraux sont cependant très différents.

Pourquoi le mélange d’une poudre de ciment et d’eau conduit-il à une masse cohésive, même sous l’eau, alors que le mélange d’eau et d’argile ne forme qu’une boue ? C’est probablement dans la compréhension de ce phénomène que réside le gisement le plus important de progrès dans les propriétés mécaniques des bétons.

 

Prise hydraulique, séchage ou carbonatation ?

Si l'on mélange chacun de ces liants à de l'eau pour former des boules, et que l'on enveloppe ces boules d'un film étanche, le ciment et le plâtre durcissent, tandis que l'argile et la chaux (si elle est pure, ou "aérienne") peuvent rester molles indéfiniment. Le ciment et le plâtre durcissent par «hydratation » au contact de l’eau. Ce sont des liants «hydrauliques ».

Si l’on prolonge l’expérience et que l’on laisse sécher à l’air libre l’argile et la chaux, puis que l’on replonge les blocs solidifiés dans l’eau, on constate que le durcissement de la chaux est irréversible, tandis que l’argile se retransforme en boue lorsqu’elle est à nouveau immergée dans l’eau. L’argile durcit par simple séchage, grâce à la pénétration d’air dans la porosité et la formation de ponts capillaires entre les particules : dès lors que l’eau remplace à nouveau l’air dans la porosité, la tension superficielle disparaît et le matériau perd sa cohésion. La chaux, quand à elle, fait prise par carbonatation au contact de l’air, raison pour laquelle on parle de chaux aérienne.

Can water be the glue ? 

En première approche, le ciment, le plâtre et la chaux, dont le durcissement implique une transformation chimique, semblent très différents de l’argile, dont le durcissement implique de simples mécanismes physiques de séchage. Pourtant, si l’on s’intéresse à la cohésion de ces matériaux à l’échelle moléculaire, la question est plus complexe, et les frontières entre matériaux deviennent plus floues. Ainsi, en 1998, Paul Acker, directeur scientifique de Lafarge, à propos des hydrates de ciment, pose la question dans une publication scientifique : «  Can water be the glue ?  ». L’analogie avec les argiles, dont l’eau est le véritable liant à l’état « sec », est troublante. D’ailleurs, les smectites, argiles gonflantes, ressemblent beaucoup aux CSH (Calcium Silicate Hydrate), principaux hydrates de ciment, responsables de la cohésion du ciment durci.

 

Manips' associées au thème "cycles de la matière liante" 
   
Recyclage du plâtre Le cycle de la chaux    
 
Manips' associées au thème "mécanismes de prise"
Prise hydraulique
du ciment
Prise des liants minéraux
dans l'eau
Cohésion des liants
minéraux sous l'eau
Accélération
de la prise du plâtre
Retardateurs
de prise
Hydratation du
plâtre pris (à venir)
   
  

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