4 OXIDES (Hydroxides, V[5,6] vanadates, arsenites, antimonites, bismuthites, sulfites, selenites, tellurites, iodates) 4.F Hydroxides (without V or U) 4.FE Hydroxides with OH, without H2O; sheets of edge-sharing octahedra 4.FE.05 Amakinite (Fe++,Mg)(OH)2 Space Group P 3m1 Point Group 3 2/m 4.FE.05 Brucite Mg(OH)2 Space Group P 3m1 Point Group 3 2/m 4.FE.05 Portlandite Ca(OH)2 Space Group P 3m1 Point Group 3 2/m 4.FE.05 Pyrochroite Mn(OH)2 Space Group P 3m1 Point Group 3 2/m 4.FE.05 Theophrastite Ni(OH)2 Space Group P 3m1 Point Group 3 2/m 4.FE.05 Fougerite (Fe++,Mg)6Fe+++2(OH)18•4(H2O) Space Group R 3m Point Group 3 2/m
cristaux aplatis hexagonaux, à six faces et souvent coupés en croix, cristaux en général plats d'aspects micacés, agrégats fibreux, masses blanches parfois fibreuses, masses pulvérulentes, poudres
La portlandite est un corps chimique minéral, l'hydroxyde de calcium, de formule brute Ca(OH)2. C'est une espèce minérale naturelle rare, analogue de la brucite. Elle appartient au système cristallin trigonal, et s'observe en minuscules plaques hexagonales, incolore et transparente, à éclat perlé sur les clivages. On la trouve dans les dépôts de produits de sublimation des émanations ou fumerolles volcaniques, ou parmi les produits de dégradation des éjectas transformés à haute température parmi lesquels les laves communes sur les flancs des formations volcaniques, par exemple sur le Vésuve en Italie, mais aussi avec des roches métamorphiquesde contact, par exemple à Scawt Hill, comté d'Antrim en Irlande du Nord.
Ce minéral naturellement rare est très commun dans les ciments et bétons dont il constitue une phase déterminante. De ce fait il est très étudié par les industries de ces matériaux.
La portlandite est l'ancienne chaux éteinte Ca(OH)2. C'est aussi un produit de l'hydratation des silicates de calcium des ciments. La racine de son nom atteste que, chimiquement, c'est aussi un produit artificiel d'hydrolyse du ciment Portland[4].
Caractéristiques
La portlandite est très peu soluble dans l'eau, à l'instar de son homologue artificiel la chaux éteinte. Comme elle est souvent pulvérulente, sa poudre peut être transportée aussi loin qu'une substance très soluble. On la trouve parfois dans les milieux arides avec d'autres évaporites alcalines.
C'est un produit basique. Une mesure de pH peut indiquer le minéral naturel ou montrer sa présence à l'état pulvérulent.
La carbonatation des différentes structures de béton est l'une des causes de leur dégradation naturelle, avec les attaques des ions chlorures ou sulfates, les cycles gel-dégel parfois en présence d'eau et les réactions alcalines (alcali-réaction). Elle correspond de façon prépondérante à la transformation d'un composé du béton durci, la portlandite, en calcite, au contact du dioxyde de carbone contenu dans l'air en présence de traces d'eau ou d'humidité résiduelle. Cette transformation progressive s'accompagne d'une diminution théorique du pH basique en milieu solide. Elle devient catastrophique quand la dégradation atteint l'armature métallique, favorisant le développement de la rouille.
Cristallochimie et cristallographie
Structure type de l'iodure de cadmium, de l'hydroxyde de magnésium ou brucite, de la portlandite ... en gris le cation, en rose l'anion.
La portlandite, un minéral hydroxyde à structure en couches, cristallise de manière trigonale en appartenant au groupe d'espace P3m1. Sa maille est assimilée au réseau hexagonal.
Portlandite blanc crème associée à la sturmanite, un sulfo-hydroborate calcique complexe hydraté. Mine de N'Chwanning, Nord désertique de la Province du Cap, Afrique du Sud.
Seul le dernier membre de ce groupe ne correspond pas à la formule type du cristal ionique M2+(OH−)2. C'est pourquoi elle ne figure pas dans le groupe de la brucite selon Dana.
Gîtologie
Outre les zones volcaniques ou de métamorphisme de contact, comme la carrière Caspar sur le volcan Bellerberg de Mayen dans l'Eifel (couple mayenite(en) - ettringite), ce minéral rare peut se trouver dans les eaux alcalines des sources thermales issues de roches ultramafiques. C'est le cas par exemple des sources salées du Jebel Awq à Oman.
C'est aussi un produit de la combustion naturelle des veines de charbon ou des puits naturels de bitume. Ces cas de formation in situ ont été relevés dans les mines du bassin charbonnier de Chéliabinsk, en Russie, ou dans le désert jordanien de Magarin, ou au voisinage d'Hatrurim, dans le Néguev israélien, à partir d'affleurements bitumineux.
La portlandite apparaît également dans les mines de manganèse de Kuruman, dans la province du Cap en Afrique du Sud. Noter les gros cristaux en tablettes de plus de 5 cm et les pièces massives trouvées dans cette partie du désert du Kalahari.
Zones de roches alcalines, Dunkelsdyksky, Mont Pamir
Tunisie
Djebel Sekarna, Siliana
autres anciennes mines de charbons
autres affleurements bitumineux
Usages
La portlandite est la chaux éteinte des anciens chimistes. Elle peut s'employer, là où elle est présente et suivant ses qualités (impuretés), dans la fabrication de liant ou de ciment.
Il est probablement très rare, mais pas à exclure a priori, que ce minéral naturel soit utilisé pour neutraliser les terres trop acides, ainsi qu'en chimie des sels de calcium, des peintures, voire pour durcir les produits à base de caoutchouc ou en pétrochimie.
C'est aussi un minéral de collection, en particulier pour sa valeur scientifique.
Alain Morandeau, Carbonatation atmosphérique des systèmes cimentaires à faible teneur en portlandite, Thèse de génie civil, Université Paris Est, 2013. Thèse en ligne
Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (M. Thiery, G. Villain, V. Baroghel-Bouny du B.C.C., G. Platret, E. Massieu du P.C.M., Intervention commune sur le thème " Un modèle d’hydratation pour le calcul de la teneur en portlandite des matériaux cimentaires comme donnée d’entrée des modèles de carbonatation" aux Journées Ouvrages d’Art du réseau des L.P.C. à Lyon, Résumé et texte
G. Arliguie, J. Grandet, J. P. Ollivier, "Orientation de la portlandite dans les mortiers et bétons de ciment Portland: Influence de la nature et de l’état de surface du support de cristallisation", revue Materials and Structures, , Volume 18, Issue 4, p. 263-267.
Deux articles en anglais concernant la portlandite dans la revue American Mineralogist 19: 35 (1934) et 48: 924-930 (1963).
Henderson D M, Gutowsky H S, "A nuclear magnetic resonance determination of the hydrogen positions in Ca(OH)2 T = -190 °C ", American Mineralogist 47, 1231-1251 (1962) texte Pdf
