Hoja de repaso: Principes et propriétés des matériaux céramiques

📋 Plan du Cours

1. Céramiques en génie civil : propriétés
2. Gypse et anhydrite : origine et structure
3. Cuisson du gypse : atmosphères et produits
4. Hydratation et prise du plâtre
5. Chaux : finesse, prise, résistance et retrait
6. Chaux : perméabilité et indice de clarté
7. Silice et silicates : tétraèdre SiO4 et ponts
8. Réseau du verre : formateurs et modificateurs
9. Ténacité à la rupture et facteur d’intensité
10. Effet d’échelle et loi de Weibull
11. Production et mise en forme du verre
12. Corrosion des armatures : principe électrochimique

📖 1. Céramiques en génie civil : propriétés

🔑 Notions clés & Définitions

• Céramiques : Les céramiques sont des solides inorganiques non métalliques dont la structure peut être cristalline, amorphe ou mixte.
• Structure cristalline : La structure cristalline correspond à un arrangement périodique des atomes dans un solide.
• Structure amorphe : La structure amorphe correspond à un arrangement sans périodicité à l’échelle atomique.
• Module de Young : Le module de Young mesure la raideur d’un matériau, reliant contrainte et déformation dans le domaine élastique.
• Masse volumique : La masse volumique $\rho$ relie la masse au volume d’un matériau.

📝 Points essentiels

• Les céramiques sont généralement dures et fragiles, tout en restant chimiquement stables.
• Les céramiques sont réfractaires : elles fondent ou se ramollissent à haute température.
• Les céramiques sont souvent isolantes électriques, par exemple le carbone sous forme graphite.
• Le module de Young des céramiques est généralement supérieur à celui des métaux, traduisant une raideur plus élevée des liaisons ioniques et covalentes.
• Les céramiques ont une masse volumique faible car elles contiennent surtout des atomes légers et leurs structures cristallines sont souvent non compactes.
• Leur intérêt en composites vient de modules spécifiques $E/\rho$ élevés, permettant d’augmenter la raideur sans augmenter fortement le poids.

💡 Astuce mémo

Raideur + légèreté : $E$ grand et $\rho$ petit ⇒ $E/\rho$ élevé (idéal pour composites).

📖 2. Gypse et anhydrite : origine et structure

🔑 Notions clés & Définitions

• Gypse : Le gypse est un sulfate de calcium hydraté dont la déshydratation produit des phases cristallines utilisées pour fabriquer le plâtre.
• Semi-hydrate α : Le semi-hydrate α est une forme cristalline compacte de $CaSO_4\cdot 0{,}5H_2O$ obtenue vers $100^\circ C$ en cuisson à l’air libre ou en conditions sèches.
• Semi-hydrate β : Le semi-hydrate β est une forme floconneuse de $CaSO_4\cdot 0{,}5H_2O$ obtenue vers $100^\circ C$ en cuisson humide, avec une solubilité plus élevée que α.
• Anhydrite III : L’anhydrite III est une forme instable de $CaSO_4$ formée vers $200^\circ C$ qui se réhydrate au contact de l’eau en phase vapeur.
• Anhydrite II : L’anhydrite II est une forme stable de $CaSO_4$ obtenue vers $220^\circ C$ ou $350^\circ C$ et présente aussi dans la nature.

📝 Points essentiels

• Vers $100^\circ C$, la cuisson humide donne le semi-hydrate β floconneux, tandis que la cuisson à sec favorise le semi-hydrate α compact.
• La solubilité du semi-hydrate α dans l’eau est inférieure à celle du semi-hydrate β, ce qui influence l’eau de gâchage et la rhéologie.
• Le semi-hydrate β, plus soluble, nécessite plus d’eau de gâchage, ce qui conduit à des mélanges plus épais et à un temps de prise plus long.
• Vers $200^\circ C$, l’anhydrite III (soluble/instable) se réhydrate en $CaSO_4\cdot \varepsilon H_2O$ avec $0{,}06<\varepsilon<0{,}11$.
• L’hydratation du plâtre est catalysée par la présence d’anhydrite III.
• Vers $220^\circ C$, l’anhydrite III issue du semi-hydrate α se transforme en anhydrite II stable $CaSO_4$.

💡 Astuce mémo

100°C : α compact (sec) vs β floconneux (humide) ; 200°C : III instable ; 220–350°C : II stable ; >1230°C : I (puis retour en II <1200°C).

📖 3. Cuisson du gypse : atmosphères et produits

🔑 Notions clés & Définitions

• Germes de cristallisation : Notion de cristallisation où l’on ajoute des particules de gypse broyé pour lancer et accélérer la formation des cristaux.
• Retardateurs de prise : Produits ajoutés pour ralentir la dissolution des phases anhydres et ainsi prolonger la durée d’emploi du plâtre.
• Phosphates alcalins et d’ammonium : Famille de retardateurs qui diminue la vitesse de dissolution et favorise la formation d’interactions limitant la croissance des cristaux.
• Acides organiques et citrates : Famille de retardateurs où les acides organiques (ex. acide citrique) et leurs sels solubles (citrates) freinent la prise.
• Épaississeurs et rétenteurs d’eau : Additifs qui augmentent la consistance et, pour certains, empêchent l’absorption/évaporation d’eau afin de permettre l’hydratation normale.

📝 Points essentiels

• Les accélérateurs de démoulage reposent sur l’ajout de germes de cristallisation (gypse broyé) ou sur la diminution de la solubilité du sulfate de calcium dihydraté via des chlorures, bromures et iodures alcalins.
• Les retardateurs facilitent la mise en œuvre en diminuant la vitesse de dissolution des phases anhydres et en réduisant leur solubilité.
• Les retardateurs agissent aussi en limitant la diffusion vers les cristaux de gypse grâce à l’adsorption d’ions à la surface des cristaux en croissance et à leur incorporation dans le réseau.
• Les principaux retardateurs sont les phosphates alcalins et d’ammonium, les acides organiques (ex. acide citrique) et leurs sels solubles (citrates).
• L’efficacité des sels d’acides organiques suit la séquence H+ > K+ > Ca2+.
• Les épaississeurs (ex. amidon) augmentent la consistance et avancent le début d’emploi, mais leur effet retardateur de prise reste limité en pratique générale du plâtre projeté ou similaire lorsqu’on vise une durée d’ouv

💡 Astuce mémo

H+ > K+ > Ca2+ : « plus l’ion est acide, plus ça retarde ».

📖 4. Hydratation et prise du plâtre

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaux vive : La chaux vive est la forme la plus dangereuse de la chaux, très avide d’eau, qui réagit violemment avec les corps organiques en captant leur eau.
• Extinction de la chaux : L’extinction est l’opération d’hydratation de la chaux vive par ajout d’eau, qui transforme le matériau en produits de type chaux en poudre ou en pâte.
• Chaux aérienne : La chaux aérienne fait sa prise principalement par carbonatation lente en milieu humide, en se transformant en calcaire CaCO3.
• Chaux en pâte : La chaux en pâte est obtenue lors de l’extinction avec un excès d’eau et carbonat e plus rapidement, donnant de meilleures résistances.
• Chaux hydraulique : La chaux hydraulique forme des hydrates insolubles au contact de l’eau, ce qui donne une prise hydraulique en plus de la carbonatation à l’air.

📝 Points essentiels

• L’extinction de la chaux vive est une réaction exothermique qui dégage 155 kcal/kg.
• La quantité d’eau ajoutée détermine la forme : chaux en poudre pour eau limitée et chaux en pâte pour excès d’eau.
• La chaux aérienne prend par carbonatation très lente, sur plusieurs mois, en milieu humide.
• La carbonatation passe par la formation d’acide carbonique à partir de la vapeur d’eau, puis fixation du CO2 en CaCO3.
• La chaux en pâte carbonate plus rapidement qu’une chaux aérienne en poudre et produit de meilleures résistances.
• Une carbonatation plus rapide de la chaux en pâte peut venir d’une absence de carbonatation pendant l’extinction.

💡 Astuce mémo

Eau→Extinction : eau limitée = poudre, eau en excès = pâte ; pâte = carbonatation plus rapide.

📖 5. Chaux : finesse, prise, résistance et retrait

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaux aérienne : La chaux aérienne est un produit obtenu par calcination de carbonates de calcium, qui durcit surtout au contact de l’air.
• Carbonate de calcium : Le carbonate de calcium est la matière première principale utilisée pour fabriquer la chaux aérienne par calcination.
• Calcination : La calcination est le traitement thermique du calcaire au-dessus de 800°C dans un four à chaux pour décarbonater la pierre.
• Four vertical : Le four vertical est un type de four à chaux à fonctionnement plutôt discontinu, adapté à des pierres de grandes dimensions.
• Four rotatif : Le four rotatif est un four à chaux inspiré des fours cimentiers, fonctionnant en continu et avec un temps de séjour plus court.

📝 Points essentiels

• La coloration de la chaux provient des oxydes présents dans le calcaire, avec des teintes possibles gris, brun ou jaune.
• Le carbonate de calcium est présent dans l’écorce terrestre avec une teneur moyenne d’environ 3,5 à 4%.
• La phase amont comprend découverture (0 à 2 m), extraction par abattage, concassage primaire, lavage si présence d’argile, puis concassage secondaire/criblage/stockage.
• Le calibre maximal final avant le four est inférieur à 150 mm, avec des fourchettes liées au type de stockage : -75/150 mm, -30/75 mm, -10/60 mm.
• La pierre < 10 mm n’est pas traitable dans les fours à chaux actuels (non économique) et sert d’agrégats/fillers, ou est broyée pour l’agriculture et l’alimentation animale, ou utilisée pour la désulfuration des fumées.
• La calcination se fait à > 800°C pendant une durée déterminée dans un four à chaux, avec une décarbonatation où le CO2 doit diffuser hors de la pierre à travers la couche de CaO.

💡 Astuce mémo

CO2 sort par la couche CaO → porosité du grain de CaO (plus de diffusion = structure poreuse).

📖 6. Chaux : perméabilité et indice de clarté

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaux : La chaux est un liant minéral utilisé en construction, notamment pour la restauration, la rénovation et certaines infrastructures.
• Perméabilité : La perméabilité désigne la capacité d’un matériau à laisser circuler des fluides à travers sa structure.
• Indice de clarté : L’indice de clarté caractérise le niveau de transparence/éclat perçu d’un matériau, lié à sa capacité à laisser passer la lumière.
• Verre à vitre ordinaire : Le verre à vitre ordinaire est un type de verre utilisé pour les applications courantes de vitrage.
• Verre borosilicaté : Le verre borosilicaté est un type de verre résistant aux hautes températures, utilisé quand la tenue thermique est critique.

📝 Points essentiels

• Les applications de la chaux couvrent aussi la papeterie, l’agriculture et le traitement des eaux industrielles.
• La transparence des verres a fortement progressé avec la maîtrise de la composition chimique et la réduction des impuretés.
• Tous les verres importants reposent sur la silice $SiO_2$.
• Deux familles majeures de verres sont le verre à vitre ordinaire et le verre borosilicaté résistant aux hautes températures.
• La fibre optique atteint une transmission avec une atténuation notable très faible sur des dizaines à des centaines de km.
• La silice pure forme un verre amorphe dont la température de ramollissement est d’environ $1200^\circ C$.

💡 Astuce mémo

Chaux = circulation (perméabilité) ; Verres = lumière (clarté/transparence) : plus la structure laisse passer, plus “ça traverse”.

📖 7. Silice et silicates : tétraèdre SiO4 et ponts

🔑 Notions clés & Définitions

• Facteur d’intensité de contrainte K1 : Le facteur d’intensité de contrainte mesure l’intensité du champ de contraintes près de la pointe d’une fissure sous un mode donné.
• Mode 1 : Le mode 1 correspond à une traction normale à la fissure, utilisée pour définir K1.
• Ténacité à la rupture Kc : La ténacité à la rupture est la valeur critique de K au-delà de laquelle la fissure se propage de façon instable.
• Rupture fragile du verre : La rupture fragile du verre est une rupture sans déformation plastique notable, pilotée par l’amorçage sur un défaut et la propagation de fissures.
• Loi de Weibull : La loi de Weibull décrit la probabilité de survie ou de rupture des matériaux fragiles en tenant compte de la dispersion des défauts.

📝 Points essentiels

• Le facteur d’intensité de contrainte en mode 1 suit la relation $K_1=Y,\sigma,\sqrt{a}$, où $\sigma$ est la contrainte et $a$ une dimension caractéristique liée à la fissure.
• Le mode 1 signifie que la contrainte appliquée est une traction normale à la fissure, ce qui fixe le type de champ de contraintes pris en compte dans $K_1$.
• La fissure se propage quand $K_1$ dépasse la ténacité à la rupture $K_c$, qui caractérise la résistance intrinsèque du matériau à la propagation instable.
• Pour un verre, la rupture est plane et sans aspérités, ce qui traduit l’absence de déformation plastique et la rupture des liaisons interatomiques en tête de fissure.
• Dans les verres amorphes, la rupture fragile démarre le plus souvent depuis un défaut superficiel (rayure, petit impact) et la fissure principale progresse perpendiculairement à la direction de la plus grande contrainte
• La surface de rupture d’un verre présente trois zones : miroir, transition avec fissures secondaires, puis zone finale moins plane, liées à l’accélération de la fissure et à des phénomènes dynamiques proches de la céléll

💡 Astuce mémo

K1 = σ√a : plus la contrainte et la taille de défaut augmentent, plus la fissure “s’allume” (K1→Kc).

📖 8. Réseau du verre : formateurs et modificateurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Silice : La silice est la base du verre commercial, à laquelle on ajoute des constituants pour ajuster les propriétés du matériau.
• Additifs du verre : Les additifs sont des constituants ajoutés à la silice pour modifier la structure et réduire la viscosité en facilitant la rupture du réseau.
• Loi de Weibull : La loi de Weibull relie la probabilité de rupture à la contrainte appliquée et au volume sollicité, en tenant compte de l’effet d’échelle.
• Maillon faible : Le maillon faible décrit un comportement où la rupture d’un élément suffit à entraîner la rupture de l’ensemble sous sollicitation.
• Verre trempé : Le verre trempé est un verre renforcé par trempe thermique qui crée une couche de surface en compression et un cœur en traction.

📝 Points essentiels

• La probabilité de rencontrer un défaut nocif augmente avec le volume de matière, ce qui réduit la moyenne de rupture quand V grandit.
• Sous contrainte homogène, la probabilité de survie d’un volume V=nV0 s’obtient comme le produit de survies de n sous-volumes V0.
• Avec la théorie du maillon faible, une seule rupture locale suffit pour que l’ensemble casse.
• La loi de Weibull s’écrit sous forme logarithmique : ln P_s(V)=−(σ/σ0)^m·(V/V0).
• Pour utiliser Weibull, on fixe une probabilité de rupture admissible Pr, puis on impose la probabilité de survie minimale Ps=1−Pr.
• La viscosité aux températures de travail du verre est de l’ordre de 10^3 à 10^7 Poises, ce qui conditionne les procédés de mise en forme.

💡 Astuce mémo

Défauts→Volume : plus V grand, plus Weibull prédit une rupture probable (maillon faible).

📖 9. Ténacité à la rupture et facteur d’intensité

🔑 Notions clés & Définitions

• Essai de traction simple : Essai mécanique où une éprouvette est sollicitée en traction jusqu’à rupture pour caractériser la résistance du matériau.
• Volume élémentaire V0 : Volume de référence associé à une éprouvette, utilisé pour relier la probabilité de rupture à la taille de la pièce.
• Loi de Weibull : Modèle statistique reliant la probabilité de rupture à la contrainte et au volume sollicité, via des paramètres matériaux.
• Paramètres Weibull σ0 et m : Paramètres de la loi de Weibull : σ0 fixe l’échelle de contrainte et m règle la dispersion/variabilité de la rupture.
• Facteur d’intensité : Paramètre lié à la mécanique de la rupture qui amplifie l’effet local d’une contrainte autour d’une fissure.

📝 Points essentiels

• Les éprouvettes ont un diamètre D=10 mm et une longueur utile L=1,5D pour définir le volume élémentaire V0.
• Les résultats de traction sont exploités pour déterminer les paramètres σ0 et m de la loi de Weibull.
• Pour une pièce de volume V=V0 sous contrainte homogène σ, on cherche σ tel que la probabilité de rupture vaut 10^-6.
• Pour une pièce de volume V=10V0 sous contrainte homogène σ, on cherche la nouvelle contrainte σ donnant une probabilité de rupture 10^-6.
• Le facteur d’intensité sert à passer d’une contrainte globale à l’intensité locale au voisinage d’une fissure, conditionnant la rupture.

💡 Astuce mémo

Weibull = (σ0) échelle + (m) dispersion ; plus le volume V grandit, plus la contrainte admissible pour une même probabilité 10^-6 diminue.

📖 10. Effet d’échelle et loi de Weibull

🔑 Notions clés & Définitions

• Courbes S-N : Les courbes S-N relient l’amplitude de contrainte du cycle au nombre de cycles à rupture N pour différents rapports de charge.
• Courbes de Wöhler : Les courbes de Wöhler donnent le nombre de cycles à rupture en fonction de l’amplitude de contrainte pour un rapport de charge R = -1.
• Fatigue oligo-cyclique : La fatigue oligo-cyclique correspond au régime où la durée de vie dépend fortement du comportement plastique cyclique du matériau.
• Endurance : L’endurance désigne le domaine de la courbe de Wöhler où le matériau peut supporter un très grand nombre de cycles avant rupture.
• Probabilité de rupture : La probabilité de rupture P(N) exprime la chance que la pièce casse après N cycles, utilisée avec les courbes de fatigue.

📝 Points essentiels

• Les essais de fatigue soumettent une éprouvette à des cycles de contrainte (traction-compression ou flexion).
• La sollicitation de fatigue est caractérisée par l’amplitude de contrainte Δσ et par le rapport de charge R = σmin/σmax.
• Pour chaque couple (Δσ, R), on mesure le nombre de cycles à rupture N et on trace des courbes S-N.
• Sur une courbe de Wöhler (R = -1), les durées de vie à amplitude donnée sont distribuées statistiquement.
• La variabilité des durées de vie vient de défauts qui amorcent puis propagent des fissures, avec des tailles, formes et positions variables.
• La dispersion des durées de vie augmente quand la durée de vie moyenne augmente, ce qui limite l’usage des courbes de Wöhler pour dimensionner des organes de sécurité.

💡 Astuce mémo

Défauts → fissures → dispersion : plus N moyen grand, plus la dispersion grandit.

📖 11. Production et mise en forme du verre

🔑 Notions clés & Définitions

• Fatigue oligocyclique : Régime de fatigue où la durée de vie dépend fortement du comportement plastique cyclique imposé au matériau.
• Fatigue à grand nombre de cycles : Régime où la sollicitation reste dans l’élasticité macroscopique et où la rupture provient surtout de l’amorçage puis de la propagation de fissures.
• Endurance : Domaine de fatigue où une asymptote peut apparaître sur la courbe S-N, indiquant qu’une rupture peut ne pas survenir même pour un nombre de cycles très grand.
• Amorçage de fissures : Étape de la fatigue où des fissures naissent sur un défaut préexistant ou se forment à cause de la micro-plasticité en surface.
• Propagation de fissures de fatigue : Étape de fatigue caractérisée par l’avancement du front de fissure, visible par des lignes d’arrêt ou des stries de fatigue.

📝 Points essentiels

• Sur la courbe de Wöhler, la durée de vie la plus courte apparaît quand la contrainte appliquée atteint la contrainte maximale du matériau.
• Quand la contrainte diminue, le matériau peut entrer en plasticité et la durée de vie dépend de l’amplitude de déformation plastique par cycle.
• En fatigue à grand nombre de cycles, la rupture résulte de l’amorçage de fissures puis de leur propagation jusqu’à la rupture.
• Plus le niveau de contrainte est faible, plus la part de l’amorçage augmente, avec une forte variabilité donc peu pris en compte pour le dimensionnement d’organes de sécurité.
• En endurance, une asymptote sur la courbe S-N signifie qu’il peut ne pas y avoir de rupture même pour un nombre de cycles « infini », soit par absence d’amorçage, soit par arrêt de propagation.
• Pour dimensionner en endurance, on utilise des critères de non-amorçage de fissures plutôt que de prédire une rupture certaine.

💡 Astuce mémo

Oligo = Oligo-plasticité (durée de vie pilotée par la plasticité cyclique).

📖 12. Corrosion des armatures : principe électrochimique

🔑 Notions clés & Définitions

• Corrosion électrochimique : La corrosion électrochimique est un processus où des réactions d’oxydation et de réduction se produisent sur l’acier, avec transfert d’électrons et d’ions via un milieu conducteur.
• Anode : Une anode est la zone où le métal se dissout et libère des électrons qui alimentent la réaction sur la cathode.
• Cathode : Une cathode est la zone où se produit la réaction de réduction, consommant les électrons fournis par l’anode.
• Électrolyte béton : L’électrolyte est la solution interstitielle contenue dans le béton, qui permet le transport des ions et conditionne la corrosion.
• Passivation de l’acier : La passivation est la formation rapide d’un film d’oxyde peu poreux autour de la barre, qui limite les échanges entre l’acier et l’extérieur.

📝 Points essentiels

• La corrosion des armatures est principalement électrochimique dans la première phase du phénomène.
• Le système fonctionne comme une pile : anode et cathode sur l’acier, électrolyte dans le béton (solution interstitielle).
• À l’anode, le fer se dissout dans l’eau interstitielle et libère des électrons qui alimentent la zone cathodique.
• La corrosion crée un courant électrique car les charges ne peuvent pas s’accumuler localement sur le métal.
• Les réactions cathodiques libèrent des ions hydroxyles, augmentant localement le pH et renforçant la résistance aux agressions extérieures.
• Dans le béton initial (pH ~13), l’acier est passivé par un film d’oxyde (Fe2O3 ou Fe3O4) très peu poreux, ce qui ralentit fortement la corrosion.

💡 Astuce mémo

Anode = dissout (fer) ; Cathode = consomme (réduction) ; Béton = électrolyte (ions) ; pH monte grâce à OH− ; film d’oxyde = bouclier (passivation).

📅 Repères chronologiques

📊 Tableaux de synthèse

Cuisson du gypse : produits selon la température

Chaux : prise et mise en œuvre selon le type

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre gypse (CaSO4·2H2O) et anhydrite (CaSO4) : la déshydratation du gypse produit des phases utilisées pour le plâtre.
2. Inverser l’effet de la cuisson à 100°C : cuisson humide → semi-hydrate β floconneux (plus soluble, demande plus d’eau) ; cuisson à sec → semi-hydrate α compact.
3. Croire que l’anhydrite III est stable : elle est instable/soluble et catalyse l’hydratation du plâtre avant de se transformer en anhydrite II.
4. Mélanger “accélérateurs” et “retardateurs” : les accélérateurs agissent via germes de cristallisation ou diminution de solubilité ; les retardateurs diminuent vitesse/dissolution et limitent la diffusion vers les cristax
5. Penser que la chaux vive est “inoffensive” : elle est très avide d’eau et réagit violemment avec les corps organiques en captant leur eau.
6. Oublier que la chaux en pâte et la chaux en poudre sont issues de la même chimie (extinction) mais diffèrent par la quantité d’eau et donc la mise en œuvre et la carbonatation.
7. Confondre Weibull “survie” et “rupture” : la loi est formulée via une probabilité de survie PV(V0) et l’on fixe ensuite une probabilité de rupture admissible Pr pour obtenir Ps=1−Pr.

✅ Checklist Examen

1. Définir les céramiques (solides inorganiques non métalliques) et citer leurs caractéristiques communes : durs, fragiles, chimiquement stables, réfractaires, isolants électriques.
2. Relier module de Young et masse volumique aux modules spécifiques E/ρ et expliquer l’intérêt pour les composites.
3. Décrire la nature du plâtre : gypse (CaSO4·2H2O) et anhydrite (CaSO4), et rappeler que le plâtre provient de l’élimination totale ou partielle de l’eau de constitution.
4. Expliquer la fabrication du plâtre en 3 étapes : extraction/préparation, cuisson, obtention du produit fini (broyage, blutage, stockage).
5. Donner les produits de déshydratation du gypse selon la température : 100°C (α/β), ~200°C (anhydrite III), ~220°C et ~350°C (anhydrite II), >1230°C (anhydrite I) et le retour en II <1200°C.
6. Comparer semi-hydrate α et β : compacité/floconnage, solubilité (α < β), conséquence sur l’eau de gâchage, l’épaisseur des mélanges et le temps de prise.
7. Décrire l’hydratation et la prise du plâtre en 3 étapes (reprise d’eau → cristallisation → durcissement) et le rôle de la sursaturation et de la cristallisation.
8. Expliquer l’action des additifs : accélérateurs (germes/diminution solubilité), retardateurs (phosphates, acides organiques/citrates, adsorption/complexes), épaississeurs et rétenteurs d’eau.
9. Relier le comportement mécanique du plâtre à la teneur en eau : diminution de la contrainte à rupture et du module de Young en saturation, augmentation de la déformation à rupture.
10. Présenter les propriétés du plâtre : isolation thermique et régulation hygrométrique, isolation/acoustique, résistance au feu (incombustible, libération d’eau, couche protectrice).
11. Pour la chaux : définir chaux vive, extinction, chaux aérienne et chaux hydraulique, et donner les ordres de grandeur énergétiques (calcination 425 kcal/kg ; extinction 155 kcal/kg) et l’effet de l’eau (poudre vs pâte).
12. Expliquer la fabrication de la chaux : phase amont (découverte, abattage, concassage, lavage si argile, concassage secondaire/criblage/stockage), calcination (>800°C) et diffusion du CO2 hors de la pierre à travers la c.
13. Décrire la prise de la chaux aérienne (carbonatation via acide carbonique) et la prise hydraulique (hydrates insolubles C-S-H et Ca(OH)2), ainsi que l’indice d’hydraulicité.
14. Pour les verres : rappeler que tous les verres importants reposent sur SiO2, distinguer verre à vitre ordinaire et verre borosilicaté, et expliquer le rôle des impuretés sur la transparence et la fibre optique (faible ou