Abstract FR:

L'objectif de cette thèse était de mesurer et d'identifier les forces intercristallines mises en jeu lors de la prise du plâtre par la technique de microscopie à force atomique (AFM). Tout d'abord, le microscope a force atomique a été utilisé en tant que microscope pour l'étude de la topographie et de la réactivité des surfaces. L'utilisation en tant que machine de forces a nécessité l'adaptation de l’AFM par la substitution à la pointe AFM d'un microcristal de gypse ou de plâtre. Une étude théorique des propriétés mécaniques de ces leviers très flexibles a orienté le choix des leviers, et permis de déduire les potentiels de surfaces à partir des courbes expérimentales. En solutions électrolytiques, la mesure entre cristaux de plâtre montre que l'adhérence intervient seulement lorsque s'accélère la croissance des cristaux de gypse (hydrate du plâtre) en surface. Les forces de surfaces ont alors été mesurées entre cristaux de gypse en variant les paramètres suivants : 1. L'identité des faces cristallines en contact. 2. La concentration des solutions. 3. Le type d'ions de la solution 4. Le temps de mise en contact des cristaux de gypse. La conclusion est que l'adhérence se manifeste quelles que soient les faces du gypse concernées. Elle a pour origine des forces physiques (Van der Waals, corrélation ionique) liées a la réactivité (mode de croissance des faces). L'augmentation de l'adhérence est associée au développement de l'aire de contact entre les cristaux. Dans l'air (en fonction du degré d'hygrométrie), les mesures de potentiel ont mis en évidence trois types de forces : les forces de Van der Waals, les forces électrostatiques et les forces de capillarité. Un phénomène particulier (réarrangement de matière) a été observé sur la face (010). Ces derniers résultats s'inscrivent dans la compréhension de l'évolution des propriétés mécaniques du plâtre durci lors du séchage ainsi que celle de l'abaissement de la résistance de celui-ci en atmosphère humide.