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.
4 OXYDES et HYDROXYDES 4.F Hydroxydes (sans V ou U) 4.FE hydroxydes avec OH, sans H2O; feuillets d'octaèdres à arrêtes partagées 4.FE.05 Amakinite (Fe++,Mg)(OH)2 groupe d'espace P 3m1 groupe ponctuel 3 2/m 4.FE.05 Brucite Mg(OH)2 groupe d'espace P 3m1 groupe ponctuel 3 2/m 4.FE.05 Portlandite Ca(OH)2 groupe d'espace P 3m1 groupe ponctuel 3 2/m 4.FE.05 Pyrochroite Mn(OH)2 groupe d'espace P 3m1 groupe ponctuel 3 2/m 4.FE.05 Theophrastite Ni(OH)2 groupe d'espace P 3m1 groupe ponctuel 3 2/m 4.FE.05 Fougerite (Fe++,Mg)6Fe+++2(OH)18•4(H2O) groupe d'espace R 3m groupe ponctuel 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
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].
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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.
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Cristallochimie et cristallographie
Résumé
Contexte
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.
D'un point de cristallochimique, elle se rapproche des analogues de la brucite Mg(OH)2 comme l'amakinite(en) (Fe,Mg)(OH)2, l'ashoverite(en)Zn(OH)2, la paraotwayite(it) Ni(OH)2-x(SO4,CO3)0.5x, de la pyrochroïteMn(OH)2, de la spertiniiteCu(OH)2, de la sweetite(en)Zn(OH)2, de la théophrastiteNi(OH)2 et de la wülfingite(en)Zn(OH)2.
Toutefois, les empilements d'octaèdres formés par les ions hydroxyle reliés bord à bord la placent selon la classification de Strunz dans le groupe de la brucite, avec l'amakinite, la brucite, la pyrochroïte, la théophrastite(it) et la fougerite(Fe,Mg)6Fe2(OH)18•4(H2O).
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
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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.
