Abstract FR:

Les fumees de silice (sf) sont de fines poudres legeres qui se forment lors de la fabrication du silicium ou de silico-alliage. Elles constituent un sous-produit encombrant de l'industrie electrometallurgique et pour chaque tonne de silicium fabriquee, 1/4 de tonne de fumee de silice est egalement produit. Additionnees dans le beton, elles ameliorent les proprietes rheologiques et mecaniques des betons. Le but de ce travail a ete de caracteriser, dans un premier temps, d'un point de vue structurale (chimique) et d'un point de vue textural (physique), les sf dans differents etats et environnements. Dans un second temps, les caracteristiques physico-chimiques ont ete correlees aux comportements rheologiques et mecaniques des mortiers dans lesquels elles ont ete incorporees. Dans leur etat de poudre, nous avons identifie en rmn les particularites structurales de certaines sf. En milieu alcalin, la reactivite des sf, exploree par rmn en etudiant l'hydratation de la silice et etudiee par mesure de l'hydrogene produit par les sf, a ete correlee a la presence des elements calcium, silicium libre et carbone libre contenus dans la sf. L'approche texturale a permis de distinguer, par des observations microscopiques directes a differentes echelles, un double niveau d'organisation des sf a l'etat de poudre: le niveau du grain et le niveau de la particule spherique elementaire (dont les agregats constituent le grain). Cette organisation presente un caractere fractal de masse avec des exposants compris entre 1. 54 et 1. 87. Elle a ete quantitativement confirmee en comparant la densite apparente microscopique de la poudre (observee) a la densite calculee a partir des compacites des grains dans le lit de la poudre et des particules elementaires a l'interieur du grain. Il en resulte que les sf peuvent presenter des aspects texturaux les differenciant les unes des autres, a l'echelle de la poudre, mais egalement a l'echelle intragranulaire par l'organisation des particules elementaires a l'interieur des agregats. En milieu mortier, la microtexture des sf a ete demontree comme etant a l'origine des comportements rheologiques des mortiers frais. Dans le mortier durci, les variations des teneurs en elements minoritaires des sf (ca, si et c) ne perturbent pas notablement les proprietes mecaniques. Si a ce stade, les sf sont desagregees a l'etat de particules elementaires, les proprietes mecaniques du mortier sont identiques