M2MAT (S3)

Pré-requis pour le module : Hydratation et Structuration du Pâte de Ciment

Avant de commencer ce cours, les étudiants doivent avoir une bonne maîtrise des concepts suivants :

1. Chimie du Ciment et des Liants Hydrauliques

   • Composition chimique des différents types de ciments (CEM I, II, III, etc.).
   • Notions sur les réactions chimiques fondamentales des silicates et aluminates de calcium.

2. Science des Matériaux de Construction

   • Structures cristallines et amorphes des matériaux.
   • Propriétés physiques et mécaniques des ciments et bétons.

3. Thermodynamique et Cinétique des Réactions

   • Bases de la thermodynamique chimique appliquées aux systèmes cimentaires.
   • Étude de la cinétique des réactions chimiques.

4. Méthodes d’Analyse et Caractérisation

   • Techniques courantes (DRX, MEB, ATG/ATD, FTIR) pour l’analyse des matériaux cimentaires.

5. Durabilité des Bétons

   • Notions sur la durabilité et les mécanismes de dégradation des matériaux cimentaires (sulfates, carbonatation, etc.).

Contenu du cours : Hydratation et Structuration du Pâte de Ciment

1. Introduction et Rappels

• Historique et importance de la recherche sur l’hydratation du ciment.
• Rôles des constituants principaux (C3S, C2S, C3A, C4AF) dans le processus d’hydratation.

2. Phases de l’Hydratation du Ciment

• Les cinq phases d’hydratation (dormante, accélération, ralentissement, densification, maturation).
• Mécanismes associés à chaque phase.

3. Produits de Réaction

• Formation des hydrates de silicate de calcium (C-S-H) : structure, rôle et propriétés.
• Formation de la portlandite (Ca(OH)₂) : rôle dans la durabilité et interactions avec les environnements agressifs.
• Produits secondaires d’hydratation (AFt, AFm, et leurs variations selon les ajouts).

4. Paramètres Influant sur l’Hydratation

• Influence de la température, de la finesse, du rapport eau/ciment, et des adjuvants.
• Effet des additions minérales (laitier, cendres volantes, fumées de silice, calcaires).

5. Microstructure du Pâte de Ciment Durci

• Développement de la porosité : gel poreux, porosité capillaire.
• Transition des zones interfaciales (ITZ) et leur impact sur les propriétés mécaniques et durabilité.

6. Techniques Expérimentales pour Étudier l’Hydratation

• Suivi de l’hydratation par calorimétrie isotherme et analyse thermique.
• Imagerie et caractérisation microstructurale (MEB, DRX, microscopie optique).

Méthodes Pédagogiques

• Cours magistraux avec support visuel.

Ce module fournira aux étudiants une compréhension approfondie de l’hydratation et de la structuration des matériaux cimentaires, essentielle pour les innovations en génie civil.

Objectifs de l’enseignement :

• Fournir des connaissances de base sur les matériaux composites, leur nature et leurs applications.
• Maîtriser les notions fondamentales nécessaires à l’élaboration de composites.
• Appréhender les problématiques liées au dimensionnement des structures composites, qu’elles soient stratifiées ou de type sandwich

• Connaissances préalables recommandées :

  • Chimie organique
  • Matériaux de construction
  • Résistance des matériaux
  • Mécanique des milieux continus

• Contenu de la matière :

  1. Généralités

     • Historique et évolution des matériaux composites.
     • Définition, classification et domaines d'application des composites.

  2. Composition des composites

     • Renforts : types de fibres (verre, carbone, aramide, etc.).
     • Matrices : polymères (résines thermodurcissables et thermoplastiques).
     • Adjuvants : agents de couplage, charges, pigments, etc.
     • Stratifiés : principes et configuration multicouche.

  3. Technologie de fabrication des composites

     • Techniques de mise en œuvre : moulage sous vide, infusion, pultrusion, etc.

  4. Propriétés des composites

     • Propriétés élastiques : rigidité, déformations.
     • Propriétés de rupture : résistance mécanique, ténacité.
     • Propriétés chimiques : durabilité, résistance aux agents agressifs.

  Ce contenu vise à fournir une compréhension globale des matériaux composites, depuis leur composition et leur fabrication jusqu'à leurs propriétés et applications dans le domaine du génie civil.

Mode d’évaluation :

• Contrôle continu : 40 %
• Examen final : 60 %