Fumée de silice

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La « fumée de silice » ou « fumée condensée de silice » classée dans les particules « ultrafines » voire les nanoparticules[1] est un sous-produit de la métallurgie et de la production de silicium.

Ses propriétés de matériau pouzzolanique font qu'elle est utilisée dans la fabrication de divers bétons ou comme additif pour stabiliser les particules récupérées lors de la filtration de fumées d'incinérateurs[2] ou pour inerter ou stabiliser des sols pollués, des sédiments pollués (sédiments marins ou esturariens y compris, ce qui pose des problèmes particulier en raison de leurs teneurs en chlorures)[3] ou déchets toxiques[4], éventuellement dans une matrice bitumineuse[5]

Utilisation[modifier | modifier le code]

La fumée de silice condensée est - au moins depuis les années 1980 - réputée améliorer les propriétés du béton, comme additif, en complément de cendre volante silico-alumineuse[6] ; Ses particules très fines s’insèrent entre les agrégats du ciment et le rendent plus compact et à certaines conditions plus dur[7], mais avec des avantages et des inconvénients ; des tests techniques normés ont en effet montré que :

  • mélangée au ciment portland, au laitier et à d'autres additifs réactifs (poudre de quartz broyé, sable fin, fibres métalliques) dans les bétons dits « bétons de poudres réactives » (BPR) elle rend le béton plus imperméable aux agents chimiques agressifs[8] en rendant la microstructure de la matrice cimentaire plus dense. Sa qualité dépend de ses propriétés physicochimiques : « densité, granularité, aire superficielle spécifique, activité pouzzolanique »[9] ;
  • la fumée de silice améliore effectivement la tenue à la chaleur des bétons THP (par rapport à un béton ordinaire)[10] ;
  • avec ou sans superplastifiant les bétons en contenant ne sont pas nécessairement de meilleure qualité sans entrainement d'air[11], ou au moins sont « plus susceptibles à la fissuration interne causée par des cycles rapide de gel-dégel dans l'eau », mais que « souvent l'utilisation de fumée de silice décroît l'écaillage en surface des éprouvettes d'essais », ce qui montre que « la fissuration interne et l'écaillage sont deux formes différentes de dommages causés par le gel-dégel dans l'eau »[12].

C'est donc un des composants de bétons spéciaux par exemple utilisés en bord de mer (meilleure résistance au sel) ou dans les centrales nucléaires (meilleure résistance à la chaleur).


Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Prosie, F., Lesage, F. X., & Deschamps, F. (2008). Nanoparticules: structures, utilisations et effets sur la santé. La Presse Medicale, 37(10), 1431-1437.
  2. Cojan, J. Y. (1997). European Patent No. EP 0547923. Munich, Germany: European Patent Office.
  3. Silitonga, E. (2010). http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/70/52/26/PDF/thA_seErnesto.pdf Valorisation des sédiments marins contaminés par solidification/stabilisation à base de liants hydrauliques et de fumée de silice] (Dissertation doctorale, Université de Caen), PDF, 244 pages.
  4. Deschamps, T., Benzaazoua, M., Bussière, B., Belem, T., & Mbonimpa, M. (2006). Mécanismes de rétention des métaux lourds en phase solide: cas de la stabilisation des sols contaminés et des déchets industriels. VertigO-la revue électronique en sciences de l'environnement, 7(2).
  5. Deprick, M., & Mullier, M. (1998). European Patent No. EP 0733143. Munich, Germany: European Patent Office.
  6. Mohan Malhotra, V., Painter, K. A., & Bilodeau, A. (1987). Mechanical properties and freezing and thawing resistance of high-strength concrete incorporating silica fume. Cement, concrete and aggregates, 9(2), 65-79 (résumé).
  7. Munoz, P. (2000). Rhéologie des bétons durcis: Approche couplée de la modélisation des retraits et fluages de bétons a hautes et très hautes performances (Dissertation doctorale) ; résumé avec INIST/CNRS
  8. Matte, V. (1999). Durabilité des bétons à ultra hautes performances: rôle de la matrice cimentaire (Doctoral dissertation) (résumé avec Inist/CNRS).
  9. Aitcin, P. C., Pinsonneault, P., & Roy, D. M. (1984). Physical and chemical characterization of condensed silica fumes. American Ceramic Society Bulletin, 63(12), 1487-1491. (résumé)
  10. Laplante, P. (1993). Propriétés mécaniques des bétons durcissants: analyse comparée des bétons classiques et à très hautes performances ; Doctoral dissertation résumé Inist/CNRS
  11. Giaccio, G. M., & Malhotra, V. M. (1988). Concrete incorporating high volumes of ASTM Class F fly ash. Cement, concrete and aggregates, 10(2), 88-95 (résumé)
  12. Pigeon, M., Pleau, R., & Aïtcin, P. C. (1986). Freeze-thaw durability of concrete with anc without silica fume in ASTM C666 (procedure A) test method: internal cracking versus scaling. Cement, concrete and aggregates, 8(2), 76-85. (résumé)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Pigeon, M., Pleau, R., & Aïtcin, P. C. (1986). Freeze-thaw durability of concrete with anc without silica fume in ASTM C666 (procedure A) test method: internal cracking versus scaling. Cement, concrete and aggregates, 8(2), 76-85 (résumé avec INIST/CNRS).
  • (en) Giaccio, G. M., & Malhotra, V. M. (1988). Concrete incorporating high volumes of ASTM Class F fly ash. Cement, concrete and aggregates, 10(2), 88-95 (résumé).
  • (en) Waller, V. (2000). Relations entre composition des bétons, exothermie en cours de prise et résistance en compression (dissertation doctorale, résumée ici, par Inist/CNRS).
  • (fr) Buil, M. (1990). Comportement physico-chimique du système ciment-fumée de silice. In Annales de l’ITBTP (Vol. 483).
  • (en) Markestad, S. A. (1986). A study of the combined influence of condensed silica fume and a water reducing admixture on water demand and strength of concrete. Materials and Structures, 19(1), 39-47 ([Markestad, S. A. (1986). A study of the combined influence of condensed silica fume and a water reducing admixture on water demand and strength of concrete. Materials and Structures, 19(1), 39-47. résumé et extrait])
  • (fr) Saric-Coric, M., & Aïtcin, P. C. (2003) Bétons à haute performance à base de ciments composés contenant du laitier et de la fumée de silice. Canadian Journal of Civil Engineering, 30(2), 414-428.
  • (fr) Aouad, I. (1998). Étude de l'influence du rapport eau/liant, de la fumée de silice et d'un agent réducteur de retrait sur le retrait endogène de pâtes de ciment. Université de Sherbrooke..