Nouvelle approche pour le suivi de la réactivité de phases SiO₂ soumises à la Réaction Alcali Silice (RAS)

New approach for monitoring the reactivity of SiO₂ phases subject to Alkali Silica Reaction (SAR)

¹ Univ Lille Nord of France, Ecole des Mines, BP.838, 59508 Douai, France.
² Centre d’Etudes Tech.d’Equ. Ile de France, Laboratoire Ecomatériaux, Le Bourget, France
³ Paul Scherrer Instiut, General Energy Department – CH 5232 Villigen Switzerland

^* Auteurs correspondants : elhassan.jabkhiro@mines-douai.fr, lahcen.khouchaf@mines-douai.fr

Résumé

Nous avons suivi- au moyen de la microscopie électronique à balayage environnementale (MEBE) la diffraction X et la spectroscopie d’absorption des rayons X sous rayonnement synchrotron (XANES)- la réactivité de certaines phases SiO₂ lors du processus de la Réaction Alcali Silice (RAS). Cette réactivité est étroitement liée à la structure locale autour des atomes de silicium ainsi qu’à la présence d’impuretés comme le fer. Dans le cas du silex brut, la raie blanche du seuil K du fer ressemble davantage à celle de Fe₃O₄ ce qui permet de déduire la présence d’un mélange de Fe²+/Fe³⁺ dans le silex de départ. Après réaction, l’allure du spectre d’absorption des rayons X au seuil K du fer du silex est conservée avec un léger déplacement de la raie blanche vers les hautes énergies. Cette augmentation montre une prédominance de la valence Fe³⁺ au détriment de la valence Fe²⁺. Les résultats montrent que le fer participe à la stabilisation de la structure des phases formées. Cette étude peut être étendue à d’autres éléments traces présents dans la structure du silex de départ.

Abstract

In this study the reactivity of some SiO₂ phases under Alkali Silica Reaction (RAS) process is followed, using the environmental scanning electron microscopy (ESEM) X-ray diffraction and absorption spectroscopy X-ray synchrotron radiation (XANES). This reactivity is closely related to the local structure around the silicon atoms and the presence of impurities such as iron. In the case of flint raw skate white iron K line is more like that of Fe₃O₄ which allows to deduce the presence of a mixture of Fe²⁺ / Fe³⁺ in the flint to start. After reaction, the shape of the spectrum of X-ray absorption K edge of iron in the flint is retained with a slight displacement of the white stripe to high energies. This increase shows a predominance of the valence Fe³⁺ at the expense of Fe²⁺ valence. The results show that iron is involved in stabilizing the structure of phases formed. This study can be extended to other trace elements present in the structure of the flint to start.