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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
 

 ARTICLE VOL 31/4 - 2006  - pp.421-430  - doi:10.3166/acsm.31.421-430
TITRE
Caractérisation du clinker de ciment Portland tunisien par microscopie optique, MEB et microsonde électronique

TITLE
Characterization of tunisian portland cement clinkers by optical microscopy, SEM and microprobe analysis

RÉSUMÉ

Le but de ce travail est la caractérisation au moyen du microscope optique, du MEB et de la microsonde électronique du clinker de ciment Portland tunisien. L'analyse chimique et physique du clinker se fait en routine dans la cimenterie dans le but de contrôler la qualité du ciment produit. Par contre, la caractérisation des minéraux constituant le clinker tunisien n'a pas été entreprise jusqu’à présent. Des sections polies ont été préparées à partir des nodules de clinker provenant des deux fours rotatifs de la cimenterie de Gabès. Le clinker étudié est constitué de quatre phases: l'alite (C3S), la bélite (C2S), l'aluminate tricalcique (C3A) et l'alumino-ferrite (C4AF). La texture fine de ces minéraux permet de suivre les conditions de fabrication dans le four. L’alite est le seul minéral qui permet d’avoir des informations précises sur le stade de chauffage dans le four. Par contre, la texture de la bélite et de la masse interstitielle nous informe sur le stade de refroidissement. Ces textures sont intimement liées aux conditions de fabrication telles que la finesse, l’'homogénéité et la chimie du cru, la courbe temps – température dans le four et la vitesse de refroidissement. L'alite est le minéral le plus abondant. Il apparaît prismatique et contient dans certains cas des inclusions de bélite. Les cristaux d'’alite sont le plus souvent monocliniques de type M3 et parfois M1. Les cristaux arrondis de bélite sont striés et fréquemment groupés en amas. La phase la plus répandue est la phase b. Ils montrent parfois des bords irréguliers dus à une réaction de fusion et témoignant d’'un refroidissement lent du clinker. L'’aluminate apparaît gris dans une matrice plus claire constituée d'’alumino-ferrite. Au fort grossissement, on peut faire facilement la distinction entre ces deux phases. L'’aluminate est le plus souvent orthorhombique, xénomorphe à rectangulaire. Les cristaux d’alumino-ferrite cristallisent dans le système orthorhombique et apparaissent tabulaires, idiomorphes ou prismatiques. Des analyses ponctuelles ont été effectuées au sein des différentes phases du clinker à l'aide de la microsonde électronique et du MEB. Ces analyses ont pour but de déterminer la composition en oxydes de ces phases et de les comparer aux minéraux issus des clinkers différents. Toutefois, certaines difficultés d'’analyse apparaissent dans le cas des phases interstitielles (C3A et C4AF) à cause de leur petite taille.



ABSTRACT

The Tunisian clinkers investigated as part of this study contain four main phases: alite (C3S), belite (C2S), tricalcium aluminate (C3A) and ferrite (C4AF). Polished sections were made from clinker nodules from two Tunisian kilns from the cement plant in the city of Gabes for the purpose of optical microscopy, scanning electron microscopy and microprobe investigations. The microscopic investigation is very helpful to understand the relations between the processing conditions and the microstructure of clinker phases. The dominant phase in these samples was alite which occurs as prismatic crystals, which are monoclinic as M1 and M3 phases. Within the alite were inclusions of belite. In addition belite occurs as idiomorphous, rounded grains, which in some cases were striated. Belite occurred mostly as the b-phase. The interstitial material consisted of tricalcium aluminate and ferrite, which could only be distinguished at a high magnification. The compositions of the four main phases of the clinker nodules were determined using an electron probe microanalyser (EPMA). The average and standard deviation of oxide phase compositions were determined. However, some difficulties in the analysis of C3A and C4AF were faced because they are scarce and fine-grained.



AUTEUR(S)
Néjib BEN JAMAA, Iwao MAKI

Reçu le 29 juin 2004.    Accepté le 23 novembre 2005.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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