Extinction de la chaux vive - volume de pâte

[invite76ef1318]

Bonjour,
Le sujet de l'extinction de la chaux vive par immersion, traité depuis longtemps ne devrait poser aucun souci particulier.
Or ce n'est pas le cas. La chaux vive technique est vendue avec un indice de pureté avoisinant en général 90% (en équivalent CaO) sans préciser comment est réalisé cette mesure et ne comporte aucune date de fabrication, ni d'indication sur le procédé de fabrication. La méthode pratique ancienne précise sans autre détail que l'extinction se fait idéalement dans un volume d'eau trois fois supérieur à la masse de chaux vive à éteindre.
En pratique deux suffisent souvent, voire moins. Et c'est variable, d'un sac à l'autre, d'une présentation (poudre, granulés, micronisé etc.) à une autre et d'une marque à une autre.
Donc j'ai fini par me procurer une chaux vive plus technique en "morceaux" à 94% (produit Allemand, commercialisée par Lhoist), livrée en sac parfaitement étanche, ouvert juste au moment des tests.
En fait de morceaux (25 à 50 mm) l'échantillon était majoritairement sous forme de poudre et les granulométries s'étalaient de <0,5 mm. à 35 mm.
Donc j'ai séparé les granulométries et effectués mes extinctions de 150 gr. dans 500 ml d'eau à chaque fois.(mesures moyennement précises, balance +/- 0,1 gr. verrerie courante de laboratoire)
Et là il y a une surprise. Le volume de pâte va du simple au double en fonction de la granulométrie.

Y a t'il une explication rationnelle à ce phénomène ?

J'ai joint un graphique (pas très scientifique...) des résultats obtenus.

J'ai vérifié aussi :
- Que la température d'extinction ne modifie pas le volume obtenu. Lentement au bain marie ou vite avec bouillonnements le résultat après 48 h. (tassement) est le même.
- Que la poudre absorbe l'eau atmosphérique à la même vitesse que les morceaux (et c'est lent pour les deux < 1% / 24h.)
- Que la poudre était bien de la chaux vive, dégagement de chaleur conséquent même si il était un peu plus faible que pour les morceaux. De l'ordre de quelques degrés en moins mais ce n'est pas facile à mesurer, la température du milieu n'est pas homogène (ex. 65° au pied du récipient, 35°c dans l'eau surnageante...)
- Qu'une suspension de Chaux éteinte (CL90) donnait un résultat presque identique (fourchette) au plus petit gonflement de la Chaux vive.

En espérant n'avoir pas été trop long, cordialement votre.
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[moco]

Bonjour,
J'essaie d'exploiter tes résultats ainsi.
150 g de CaO en bloc versé dans assez d'eau, donne 500 mL d'une pâte de Ca(OH)2 + eau.
150 g de CaO pulvérisé, versé dans assez d'eau, donne 300 mL d'une pâte de Ca(OH)2 + eau.
Tout se passe comme si le CaO en poudre était déjà à 40% transformé en Ca(OH)2.

Mais j'ai fait des petits calculs théoriques, pour m'amuser, en utilisant la masse volumique de CaO qui est de 3.3 g/cm3, et celle de Ca(OH)2 qui est de 2.3 g/cm3.
Tes 150 g de CaO doivent occuper un volume de 150/3.3 = 45 mL. Ils devraient fournir une masse de Ca(OH)2 égale à 150 g · 74/56 = 198 g, et donc occuper un volume de 198/2.3 = 86 mL.

Or ta pâte a un volume de 500 mL. Elle contient donc les 86 mL Ca(OH)2 théoriques. Le reste est de l'eau. Il y a donc environ 500 - 86 = 414 mL d'eau dans ta pâte. En volume, il y a donc 414/86 = 4.8 fois plus d'eau que de Ca(OH)2 dans ta pâte. C'est une véritable éponge, cette pâte de Ca(OH)2...
En moles, 414 g eau fait à peu près 23 moles d'eau, pour 198/74 = 2.68 moles de Ca(OH)2. Il y a 8 à 9 fois plus de molécules d'eau que de Ca(OH)2 dans ta pâte. C'est assez extraordinaire ! Est-ce que cette eau supplémentaire est en partie liée de manière chimique à Ca(OH)2 ? Par exemple, par des points hydrogène autour des ions OH- ?

[invite76ef1318]

C'est bien là le problème...
Les données théoriques sur les propriétés physico-chimique de CaO et Ca(OH)2 ne permettent pas d'expliquer le phénomène de ce gonflement (pour un même échantillon) qui varie en fonction de la granulométrie.
Pour désigner une chaux en pâte on parle souvent de lait de chaux et de suspension.
Mais on serait plus proche de la réalité en parlant de gel. Et ils sont stables, après plusieurs années de conservation en seau étanche le volume reste celui atteint au bout de trois-quatre jours.

Ce qui est perturbant c'est qu'il est possible avec un autre échantillon du même fabricant, mais lui en fine poudre (refus > 300 nm < à 1%) d'obtenir un facteur de gonflement aussi important que la meilleure fraction granulométrique du premier échantillon (30 mm.) comme si le fait de broyer les morceaux faisait perdre des propriétés d'hydratations mais qu'une poudre fine dès le départ les gardait.

Et une explication simple qui tiendrait à dire que l’énergie de liaison des morceaux plus gros, s'ajoute à la chaleur dégagée lors de l'extinction, et qu'on peut vérifier les échantillons sont un peu plus chauds, joue sur le phénomène de gonflement.
Sauf qu'alors une extinction à "chaud bouillant" donnerait un volume plus important qu'a "froid", ce n'est pas le cas. Et le facteur de gonflement ne dépendrait que de la granulométrie et ce n'est pas le cas non plus (même l'inverse parfois).
Voilà, voilà...

[invite76ef1318]

Et en regardant le graphique la série du bas, qui représente la différence entre le volume mesuré après 12h. puis 48h. présente aussi un profil "étrange" (et ce n'est pas une aberration de mesure).
Les fractions 1 mm et 3 mm (les deux et troisième échantillon) perdent beaucoup plus de volume (tassement) que toutes les autres.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite76ef1318]

Rebonjour,
Un petit up (on sait jamais) sous forme de données additionnelles.
J'ai repris et soumis trois échantillons de granulométrie différente (30 mm. 20 mm et 1 mm) à une extinction spontanée (à l'air, dans une enceinte fermée) pour vérifier que ces échantillons étaient en terme de CaO identiques.
Et ce qu'il en ressort (pour l'instant) sur le graphique c'est qu'il y a une différence de 12% entre les extremes (environ) au bout du dixième jour, mais que cette différence n'évolue pas beaucoup et que les pentes (taux) d'hydratation restent comparables.
Notez qu'entre le 15 et le 20 j'ai monté la température de l'enceinte à 20° (alors qu'elle est a 10° le reste du temps) ce qui explique la pente plus forte dans cet intervalle.
(l'hydratation devrait être complète d'ici une semaine et je ne saurai qu'a ce moment si les échantillons étaient identiques.)

Voilà si vous avez une idée ? (voir le premier post)

[moco]

Bonsoir,
Quelques commentaires sur tes derniers messages, en vrac.
Le 19. 12. 2017 à 13 h 20, tu dis que : Pour désigner une chaux en pâte on parle souvent de lait de chaux et de suspension.
Je pense que tu mélanges deux choses différentes. Le lait de chaux n'est pas une pâte. C'est le liquide qu'on obtient quand on disperse de la chaux Ca(OH)₂ dans beaucoup d'eau, en agitant. C'est une suspension instable. Au bout d'une heure ou deux, la chaux non dissoute se dépose dans le fond du récipient, et on obtient de l'eau de chaux limpide.
Plus loin, tu t'étonnes de la variation du gonflement en fonction de la granulation. Quant à moi, j'ai plutôt l'impression que le gonflement ne dépend pas de la dimension des grains de chaux CaO, mais seulement de leur relative transformation en Ca(OH)₂. Plus la chaux est riche en CaO, plus elle gonflera au contact de l'eau, et cela ne dépend pas de la grosseur des grains. Et l'énergie de liaison n'a rien à voir avec ce phénomène.
Dans ton dernier message, d'aujourd'hui, tu présentes un graphique représentant une masse d'eau en fonction du temps. De quelle masse d'eau s'agit-il ? Et en fonction de quel temps ? De quoi s'agit-il ?

[invite76ef1318]

Bonsoir,
J'ai du mal m'exprimer.
Le dernier graphique donne la prise d'eau atmosphérique en grammes pour trois échantillons de granulométrie différente de la même chaux-vive (une CL94). L'objectif étant de vérifier qu'il n'y avait pas de différence.
Les échantillons font 200 grammes, le temps est exprimé en jour et les courbes indiquent la prise cumulée d'eau résultant de la transformation du CaO en Ca(OH)2 par extinction spontanée. C'est la même chaux que celle utilisée pour étudier le gonflement en fonction de la granulométrie.

Cette différence de gonflement se reproduit à l'intérieur d'un même sac quel que soit le sac (là ce sont des tests plus précis, mais en pratique c'est quelque chose que j'observe depuis longtemps sur des quantités plus importantes, 25 kg par exemple)

La désignation "lait de chaux" va changer en fonction du métier, en construction quelle que soit la concentration il est parlé de "lait de chaux", même pour une pâte très épaisse.

[invite76ef1318]

Des nouvelles ? (... je sais c'est un sujet sans importance
Involontairement j'ai du mettre le doigt sur un lièvre et c'est peut-être la question que j'aurai du me poser dès le début, à savoir comment est mesuré le % CaO d'une chaux vive.
Car en fait avec mes "tests" d'hydratation spontanée sur des échantillons d'environ 210 gr de CL94 il semblait naturel d'attendre 210 * 0,94 = 197,5 (CaO) * 0,322 = 63,56 gr. d'eau d'hydratation des échantillons.
Sauf que les échantillons ont atteint leur courbe plateau entre 40 et 46 gr. Et donc je suis loin du compte.

J'ai relancé une série de tests pour être sûr quand même.
Cordialement.

[moco]

Bonjour,
Cela signifie que tes échantillons de chaux vive sont beaucoup plus hydratés (et peut-être même carbonatés) que tu ne le penses. La teneur en CaO n'est peut-être que de 60 - 70%. Ce n'est pas très grave. Enfin, cela dépend de ce que tu veux en faire.

[invite76ef1318]

Ce serait ma conclusion aussi (enfin tant que l'autre série de test la confirme ou l'infirme)
Avec en parallèle une conséquence j'ai enfin une explication simple à mon histoire d'importance de la granulométrie.
Lorsque la chaux vive s'hydrate à l'air elle se désagrège en fait, donc c'est bien dans la poudre que se retrouve le Ca(OH)2 et aux taux mesurés cela devient explicable.
Jusqu'ici je pensais (et pourquoi pas) que la norme NF EN 459-1 fixait avec l'indice suivant le CL le taux réel de CaO de la chaux vive, ex CL90-q et puis non en fait.

Je vous ferai le détail dans une semaine
Merci pour votre attention.

[invite76ef1318]

Allo Houston ici chaux vive, nous restons avec quelques problèmes...
J'ai relancé une série de mesure d'hydratation à l'air d'échantillon de chaux vive sur 17 jours.
Et les résultats sont (à mon sens) surprenants.

Pour le détail, j'ai pris deux chaux vive différentes, une intitulée F (CL94, granulométrie 200 microns) et une autre intitulée G (CL94, de < 1 mm à > 35 mm). J'ai séparée par tamisage la deuxième pour obtenir Gf <1mm et Gg >1mm et <2mm (il ne me restait plus que les fractions fines).
Et à nouveau divisé chaque échantillon en deux pour les placer dans des enceintes à T° différentes.
Une fermée, sur un plan d'eau libre à 20°c (F20, Gg20, Gf20)
Une ouverte sur un plan d'eau libre à 10°C (F10, Gg10, Gf10)
Chaque jour j'ai mesuré le poids de l'échantillon et reporté les résultats dans le graphique ce dessous.

Jusqu'au 6 jour tout est cohérent, les échantillons à 20° s'hydratent plus vite que ceux à 10° et comme observé avant il y a des différences et entre chaux vive et à l'interieur d'une même chaux vive en fonction de la granulométrie mais si toutes sont estampilées CL94.

Après ca se corse, les échantillons s'hydratent au delà de la limite théorique de 15 gr. (ligne horizontale rouge) qu'ils pouvaient absorber (échantillons 50 gr. x 0,94 x 0,32 = 15 gr.) et même au dela de la limite (16, linite hori tirets bleue) en supposant l'échantillon pur (ce qu'il n'est pas).
Donc ce n'est plus de l'hydratation mais de la carbonatation. Qui se produit à l'air humide, bien qu'elle soit faible, malgré ce que les manuels de construction enseignent. Décrivant la carbonatation comme nécessitant obligatoirement la présence d'un film d'eau dans les mortiers.*

Et observation qui m'étonne, à 10°C la carbonatation est plus rapide qu'a 20°. Au 10 ieme jours les échantillons à 10° rattrapent et dépassent les mêmes à 20° tous en même temps. Au 14ieme jour l'enceinte thermostatisée à 20° tombe en rade et les échantillons sont placés avec ceux à 10°c, leur courbe d'augmentation de poids reprend la même pente.

Il est à noter que j'ai étuvé des échantillons de chaux hydratée pour vérifier qu'elle n'absorbait pas d'eau par simple effet hygroscopique ou n'évacuait pas celle produite par la carbonatation, la réponse est non ou à peine (0,1 gr pour 5,5 gr soit moins de 2%) encore que cette gamme de poids est celle de la précision de ma balance (pese lettres électronique)

Vala, si vous avez d'autres conclusions ou des avis opposés je suis preneur.
Cordialement.


* c'est un autre sujet.

[moco]

Bonsoir,
Ces résultats sont bien intéressants, et je suis d'accord avec tes déductions. Et c'est bien difficile de les interpréter. Mais finalement, pourquoi t'acharnes-tu à faire toutes ces mesures ? Quel est ton but ? Veux-tu faire un travail de diplôme ? une publication ? Y a-t-il un impact commercial ?

[invite76ef1318]

Bonsoir Moco et merci pour l’intérêt que vous portez à ce sujet (et vous êtes bien le seul pour paraphraser Frédéric Schiffter
Je travaille (c'est un hobby) le sujet de l'extinction de la chaux vive en tant que matériau de construction dans le domaine de la rénovation à l'ancienne de l'ancien que je pratique. C'était jusqu'au cours du XIX siècle un des rares liants mis à la disposition des bâtisseurs, et depuis que je m'y intéresse (20 ans), aussi en tant qu'ancien chimiste (diplômplôm d'Ir. agro etc.), je lis tant de contre-vérités sur le sujet que j'aimerai en avoir le cœur net.

Dites vous qu'au rayon des fariboles j'ai en mémoire un article trouvé sur le site d'un consortium d'entreprises du BTP (x milliards de CA tout de même) déclarant qu'il était possible de trouver un "béton de chaux aérienne" vieux de deux mille ans n'ayant jamais fait sa prise (carbonatation), preuve avancée il était encore liquide...
Et sur le sujet de la carbonatation des mortiers je lis des valeurs comme 1 cm soit par semaine/mois/an sans jamais que personne n’appuie ses dires sur un quelconque sujet de recherche.
L'impact commercial est nul, c'est bien ça le problème

Cordialement.

[moco]

Bonjour,
Merci de ces informations. C'est vrai qu'on peut lire bien des sottises, et pas seulement sur la chaux. Il y a même des publications universitaires qui sont tout simplement fausses. J'en ai la preuve. Et je l'ai dit à leurs auteurs, qui, par paresse, rechignent à apporter les corrections qui s'imposent.

[invite76ef1318]

Bonjour,
J'ai essayé de synthétiser mes modestes observations sur une page en ligne, (sans pub et sans caractère commercial!!)
Accessible ici : https://chauxetdependances.com/chaux...la-chaux-vive/
J'espère qu'elle est dans l'ensemble assez claire.
Merci pour vos contributions.
Cordialement.

[moco]

Bonsoir,
J'ai jeté un coup d'oeil à ta page en ligne. Je ne suis pas allé bien loin, car la qualité de la langue française est misérable. La première phrase est déjà un chef d'oeuvre dans l'horreur. Et je ne parle pas de l'orthographe. Aïe, aïe ! Quelle misère !

[invite76ef1318]

Bonsoir
Je vous remercie pour votre aide et ce très bref coup d’œil - ma grande faute étant consommée je ne risque pas de vous en faire grief.
J'espère juste que vous n'avez jamais eu d'enfant à charge.
Très cordialement.

[moco]

Bonsoir,
J'ai deux fils qui ont fait une carrière honorable dans la finance. Mais je ne veux pas développer ici ce genre de questions personnelles. Si vous le voulez, nous pouvons poursuivre cette conversation en messages privés.

[invite0324077b]

le comportement de la chaux quand on l'eteint depand fortement de la pureté du calcaire que l'on a cuit pour faire la chaux

si le calcaire est très pur ça foisonne beaucoup en s'eteignant : le volume apparent augmente beaucoup et la chaux eteinte se met toute seule en poudre fine : ça fait ce que l'on appelle de la chaux grasse : très collante comme de l'argile quand on la met en pate ... mais très etanche si on la laisse pure , donc son etancheité s'oppose a sa carbonatation ... en pate humide elle se conserve très longtemps sans se carbonater

si le calcaire est moins pur ça s'eteind plus lentement et il y a moins d'augmentation de volume et ça fait du mortier qui colle moins : chaux maigre

de toute façon pour faire un mortier de chaux aerienne il faut ajouter d'autres materiaux pour faire de la porosité et permettre la carbonatation

il m'est arrivé de recupérer de la chaux eteinte dans une decharge ou l'air liquide deversait les residu de fabrication de l'acetylene : une dizaine d'année après la fermeture de l'usine ça faisait de la chaux en pate tout a fait utilisable pour faire du mortier

[invite76ef1318]

Bonsoir Chatelot,
Pour vous donner une idée de la complexité du comportement et de l'évolution des pâtes de chaux (éteinte) vous pourriez lire ce document (anglais requis) il est en lecture complète après téléchargement du pdf.
Il aborde la micro-structure des suspensions d'hydroxides de chaux sous divers angles et l'impact sur la carbonatation des mortiers obtenus.

D'ailleurs une breve recherche sur les termes aérial, lime(s), putty (ies), mortar conduit à des listes impressionnantes de travaux de recherche effectués. Et le nombre de paramètres abordés dépassent souvent ce que la pratique laisse supposer.

Notez que dans l'ensemble les auteurs font justement la corrélation inverse entre porosité et solidité et dissocient même carbonatation (complète) et rapidité de prise, insistant aussi sur les qualités du granulat et la mise en oeuvre. Et si vous voulez une méthode simple d'extinction de la chaux vive vous pouvez suivre ce lien.

Je reverrai aussi de trouver une "mine" de chaux en pâte

[invite0324077b]

le probleme du dernier lien c'est qu'il citent comme source de chaux vive de la chaux agricole dont la pureté n'est pas garantie du tout
https://chauxetdependances.com/chaux...la-chaux-vive/

j'ai eu la chance de connaître quelqu'un qui m'a montré un vieux four a chaux comme il en existait partout il y a quelques siecles dans les campagne , avec la carriere autour ... et ces vieux four a chaux etait construite la ou le calcaire faissait de la chaux grasse

donc j'ai pris quelques pierre dans cette carriere , et cuit entre 4 brique avec un chalumeau a gaz : resultat conforme aux vieux livre : gros foisonement a l'extinction ... pate très palstique , très collante ... beaucoup plus collante que toutes les chaux vendue dans le commerce

attention il ne faut pas confondre les vieux four a chaux qui faisait de la chaux grasse avec les four a chaux plus recent qui faisait de la chaux hydraulique ... la chaux hydraulique se fait avec de l'argile contenant une certaine proportion de calcaire : ça fait une chaux qui commence a ressembler a du ciment ... ça fait un mortier beaucoup moins plastique que le ciment ... ça fait une chaux beaucoup plus compliqué a eteindre car c'est un melange de chaux et de ciment , si on met trop d'eau on gache le ciment ... il faut mettre juste ce qu'il faut d'eau pour eteindre la chaux sans gacher le ciment ... si on met trop d'eau on diminue la valeur de la chaux hydraulique ... si on ne met pas assez d'eau c'est encore pire : il reste des particule de chaux non eteinte qui s'eteindront plus tard dans le mortier posé par le maçon donc feront des defaut

la chaux hydraulique etait une grande cause de litige

maintenant il est plus simple de melanger du bon ciment et de la bonne chaux grasse ... la fabrication de chaux hydraulique etait justifié quand la fabrication du ciment n'etait pas encore au point , trop couteuse ... maintenant le ciment est moins cher que la chaux hydraulique

la chaux grasse devrait etre beaucoup moins chere que le ciment parce qu'elle est facile a fabriquer , cuisson a basse temperature , extinction sans aucunne precaution ... helas la chaux pure ayant une belle image ecolo bobo est vendue plus cher que le ciment

peu importe , j'en fait comme j'en veut