Aspects physico-chimiques de l'interaction bois - ciment. Modification de l'hydratation du ciment par le bois

The use of wood in a cement material gives interesting properties to composites. However, dimensional instability and setting delay are two major problems. The aim of this work is to understand the interaction mechanism between wood and cement. We studied the influence of wood fiber and heat treated wood fiber on cement hydration. As wood chemical composition affects cement setting, data were first collected regarding wood species used (poplar) : hygroscopic properties, structural analysis, chemical analysis of the wood aqueous extracts and influence of thermal treatment on these properties.Wood fibers alter mainly hydration of silicate phases. High inhibition occurs on portlandite and CSH precipitation. These phenomena are due to the lack of hydroxide ions in the void solution. Ettringite is stabilized and her conversion into monosulfoaluminate is delayed by wood. Total dissolution of anhydrous cement is not affected by wood.The alkali media, imposed by cement, degrade hemicellulose, amorphous cellulose and lignin which induces a high production of organic acids in the void solution. They delay much more cement hydration than extractives do
L'utilisation de bois dans une matrice cimentaire confère des propriétés intéressantes aux composites. L'importance des variations dimensionnelles et des retards de prises du matériau sont deux problèmes majeurs. Le but de ce travail était de mieux comprendre les mécanismes d'interaction entre le bois et le ciment. Nous avons étudié l'influence, de la fibre de peuplier naturel et de la fibre de peuplier stabilisée dimensionnellement par traitement thermique, sur l'hydratation du ciment. Compte tenue du rôle de la composition chimique de bois sur la prise du ciment, l'étude a été consacrée à l'obtention de données concernant l'essence utilisée (peuplier) : propriété hygroscopique, analyse structurale, analyse chimique des extraits aqueux et influence du traitement thermique sur ces propriétés.La fibre végétale modifie essentiellement l'hydratation des phases silicatés. Une forte inhibition de la précipitation de la portlandite et des CSH est apparue. Cette dernière provient d'un déficit d'ions hydroxydes dans la phase interstitielle. En présence de bois, l'ettringite est stabilisée et sa conversion en monosulfoaluminate retardée. Il est apparut que le bois ne modifiait pas la dissolution totale des grains anhydres.Le milieu alcalin, imposé par le ciment, dégrade les hémicelluloses, les parties amorphes de la cellulose et les lignines du peuplier. Il en résulte une forte production d'acides organiques dans la phase interstitielle. Ces derniers présentent un effet retard sur l'hydratation nettement supérieur à celui généré par les extractibles.