Contribution of ²⁹Si high-resolution NMR to the study of concrete alkali-aggregates reaction

¹ Laboratoire de Physique et de Mécanique des Milieux Hétérogènes, URA CNRS 857, ESPCI, 10, rue Vauquelin, 75231 Paris Cedex 05 et Université Pierre-et-Marie-Curie, 4, place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France ;
² Laboratoire de Géologie de l’ENS, URA CNRS 1316, 24, rue Lhomond, Paris Cedex 05, France ;
³ Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides, URA CNRS 23, Faculté de Sciences Mirande, BP 138, 21004 Dijon, France.

Abstract

We report here a first ²⁹Si NMR investigation of the so-called alkali-aggregates reaction of concrete. In order to understand how a swelling gel can develop in concrete, we worked on a model system consisting in silica gel in interaction with a NaOH aqueous solution. The NMR techniques allowed us to identify three different precipitates which all can be the potentially swelling gel. Their precipitation takes place especially under the action of calcium compounds and their structure depends on the SiO₂/Na₂O ratio.

Résumé

Nous présentons une première étude de la réaction alcali-granulats des bétons par RMN de ²⁹Si. Afin de comprendre comment un gel gonflant peut se développer dans le béton, nous avons travaillé sur un système modèle constitué de gel de silice en interaction avec une solution aqueuse de soude. Les techniques de RMN nous ont permis d’identifier trois types de précipités tous susceptibles d’être le gel gonflant. Leur précipitation se produit en particulier sous l’effet de composés de calcium et leur structure dépend du rapport SiO₂/Na₂O.