Effect of different types of fibers on the microstructure and the mechanical behavior of Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concretes

International audienceThis study investigates the effect of adding different types of fibers on the microstructure and the mechanical behavior of cementitious composites, in particular on UHPC. These fibers were distinguished mainly by their differing nature (steel, mineral and synthetic), their dimensions (macroscopic or microscopic), and their mechanical properties. The microstructure of the specimens was examined by using SEM observation and by measuring the porosity, the intrinsic permeability and the P-wave velocity. The mechanical behavior under loading has been studied using a uni-axial compression test which combines the gas permeability and the acoustic emission (AE) measurement. This work focuses on the cracking process under mechanical loading. The experimental results show that the fiber has a relatively slight influence on the compressive strength and elastic modulus of concrete, except for the steel fiber which improves the strength because of its intrinsic rigidity. However, The addition of fiber significantly reduces the lateral strain at peak loading and increases the threshold of initial cracking (σk-ci) and that of unstable cracking (σk-pi). Therefore, the fibers clearly restrain the cracking process in concrete under the mechanic loadin

Durabilité d’un ciment composé à base de mâchefer de Tefereyre (Niger): absorption capillaire, porosité accessible à l’eau et attaque acide

In this study, we evaluate the durability characteristics of composite cement with coal bottom ash produced by SONICHAR (Société Nigérienne de Charbon). The study firstly consists in the determination of the pozzolanic activity index of the coal bottom ash and the optimum rate to use in the composite cement. Thereafter an evaluation of capillary absorption, porosity accessible to water and resistance to sulfuric and nitric acid attack of mortar prepared made with the composite cement is performed. The results showed that the coal bottom ash powder obtained by grinding can partially substitute Portland cement at a rate of 15% enable to develop a CEM II A composite cement according to EN 197-1 Standard.Dans la présente étude, nous évaluons les caractéristiques vis-à-vis de la durabilité d’un ciment composé à base de mâchefer de charbon produit par la SONICHAR (Société Nigérienne de production d’énergie à base de  charbon minéral). L’étude consiste d’abord en la détermination de l’indice d’activité pouzzolanique du mâchefer et du taux optimal à utiliser pour mettre en place un ciment composé. Par la suite une évaluation du taux d’absorption capillaire, de la porosité accessible à l’eau et à la résistance à l’attaque acide sulfurique et nitrique de mortier confectionné à base du ciment composé élaboré est effectuée. Les résultats montrent que la poudre de ce mâchefer obtenu par broyage peut substituer partiellement le ciment Portland à un taux de 15% permettant d’élaborer un ciment composé de type CEM II A selon la norme EN 197-1

Résistance au gel / dégel des BFUHP : compétition entre endommagement et cicatrisation

https://www.polytech.univ-savoie.fr/fileadmin/polytech_autres_sites/sites/augc2012/actes/Contribution1193.pdfNational audienceRésistance au gel / dégel des BFUHP : compétition entre endommagement et cicatrisatio

Conception, caractérisation physico-mécanique et durabilité de nouveaux matériaux de construction à caractère environnemental (application dans la technologie des constructions)

Notre travail de recherche s inscrit dans le contexte du développement durable. Il étudie les potentialités de valorisation de déchets plastiques comme nouvelle source de matière pour le secteur de la construction et tente d élaborer de nouveaux matériaux composites incorporant des granulats plastiques. Pour élaborer ces composites, trois types de plastiques (PC, PET1 et PET0.1) ont été introduits dans des mortiers cimentaires par substitution à des pourcentages volumiques définis de sable (3%, 10%, 20% et 50%). Les mortiers obtenus ont été caractérisés par l étude de leurs propriétés microstructurales, physiques et mécaniques. Leur durabilité a été également étudiée à l aide d essais de dégradation physique, thermique et chimique. Les résultats obtenus montrent que l introduction des granulats plastiques dans les mortiers cimentaires entraîne une modification de la microstructure, une augmentation de la porosité connectée et de la perméabilité, et une diminution de la résistance en compression et en traction. En contrepartie de cette baisse de résistance, l incorporation de granulats plastiques donne des matériaux plus légers, significativement plus ductiles, qui manifestent une grande capacité de déformation et une faible aptitude à la fissuration de retrait. Ces mortiers composites présentent également un réel intérêt du point de vue de l isolation thermique et acoustique car leur conductibilité est plus faible et la propagation des ondes acoustiques y est ralentie. L ensemble des résultats présentés permet de conclure que dans de nombreuses applications où la résistance à la fissuration due aux déformations imposées est un critère de performance, l incorporation de granulats plastiques peut constituer une solution pertinente pour améliorer la durabilité. Les bétons de granulats plastiques représentent en définitive une voie réelle de valorisation du plastique en fin de vie.Our research is part of sustainable development. It studies the potential use of waste plastics as a new source of material for construction sector and attempts to develop new composite materials incorporating plastic aggregates. To elaborate these composites, three types of plastic (PC, PET1 and PET0.1) were introduced into cement mortars by replacing defined volume percentages of sand (3%, 10%, 20% and 50%). The mortars obtained were characterized by studying their microstructural, physical and mechanical properties. Their durability has also been studied using the tests of physical, thermal and chemical degradation. The results obtained show that the introduction of plastic aggregates in cementitious mortars causes a change in the microstructure, an increase in connected porosity and permeability, and a decrease in compressive and tensile strength. In counterpart of this reduction in strength, the incorporation of plastics aggregates gives lighter materials, significantly more ductile, which show a large deformation capacity and low ability to shrinkage cracking. These mortar composites also show a real interest in terms of thermal and acoustic insulation because their conductivity is lower and the acoustic wave propagation is slowed. All results presented allow concluding that in many applications where resistance to cracking due to imposed deformations is a performance criterion, the incorporation of plastic aggregates can be an effective solution to improve the durability. The Concretes with plastic aggregates represent ultimately a real path for plastic valorization at the end of life.RENNES-INSA (352382210) / SudocSudocFranceF

Etude de l'endommagement de l'interface acier-béton à l'aide de techniques non-destructives (Comportement sous sollicitations mécaniques, thermiques et physico-chimiques)

Le béton armé associe la bonne résistance à la traction de l acier à la grande résistance à la compression du béton. Toutefois, cette association ne présente un réel intérêt que s il y a une bonne adhérence à l interface des deux composants (béton et armatures). Or de nombreuses agressions accidentelles ou environnementales sont susceptibles d altérer cette adhérence et rendre impossible le transfert des efforts entre les deux composants. L objectif de notre thèse est d étudier les propriétés de l interface acier béton et de caractériser son endommagement sous l effet de sollicitations mécaniques, thermiques et physicochimiques. Les principales sollicitations retenues dans cette étude concernent l effet des températures élevées, l effet de la carbonatation, l effet des alternances de gel/dégel et l effet de la corrosion.Au cours de cette étude, nous avons utilisé différentes techniques non destructives de caractérisation des matériaux et nous avons mis au point des dispositifs originaux de mesures simultanées de la résistance à l arrachement et l évaluation des discontinuités générées au cours des sollicitations. Parmi les paramètres d influence de l adhérence, nous avons examiné l effet de la nature des barres d acier (barre lisse ou barre haute adhérence), l incidence de leur diamètre et l effet de la longueur d ancrage. Les résultats obtenus mettent en évidence les interventions respectives du collage physico-chimique et du frottement mécanique ainsi que l effet de la résistance du béton dans le mode de ruine des éprouvettes de béton armé. Les différentes phases de dégradation de l interface ont été identifiées.Reinforced concrete combines the good tensile strength of steel with the high compressive strength of concrete. However, this association is of real interest if there is a good adhesion at the interface of the two components (concrete and reinforcement). However, accidental or environmental attack may alter the adhesion and make it impossibleto transfer forces between the two components. The aim of this dissertation is to study the properties of the steel concrete interface and to characterize its damage due to mechanical, thermal, and the physicochemical attacks. The main demands included in this study concern the effect of high temperatures, the effect of carbonation, the effect of alternating freeze / thaw and the effect of corrosion. In this study, we used different non-destructive techniques for the material characterization and we have developed original devices for simultaneous measurements of the pull-out resistance and for evaluation of discontinuities. Among the influencing parameters of adhesion, we examined the effect of the nature of the steel bars (smooth bar or deformed bar), the effect of their diameter and of the embedment length. The results highlight the respective interventions of the physicochemical bonding, the mechanical friction and the effect of the concrete strength in thefailure mode of reinforced concrete specimens. The different phases of interface degradation have been identified.RENNES-INSA (352382210) / SudocSudocFranceF

Valorisation des sédiments marins bretons comme matériaux de construction

Le projet SEDIVAL traite des vases marines bretonnes et plus particulièrement des sédiments provenant du piège de Lyvet aménagé sur la Rance et de la baie de Mont Saint Michel. Il vise à développer une nouvelle voie de valorisation des sédiments fins marins en tant que matériau de construction et plus particulièrement comme nouveaux liants pouvant être exploités industriellement. Un traitement thermique à 650C et 850C a été adopté. Les sédiments traités ont été ajoutés à du ciment Portland ordinaire afin de former de nouveaux liants. Les résultats ont montré que les sédiments calcinés à 650C pourraient être utilisés jusqu à 35% pour obtenir des liants de classe 42,5, alors que les sédiments calcinés à 850C ne vérifient que la classe 32,5. Des essais à plus long terme (150 jours) ont montré que les résistances mécaniques augmentent encore nettement au delà du 28ème jour. En terme de perméabilité, les nouveaux liants ne nuisent pas à la perméabilité intrinsèque du mortier. La durabilité des mortiers sous a été également étudiée, le traitement à 650C apporte au mortier une meilleure durabilité que le traitement à 850C. En définitive, les sédiments étudiés présentent un réel potentiel de valorisation qu il conviendra de confirmer par des essais sur des éprouvettes de béton.The SEDIVAL project deals with the Brittany marine sediment and particularly the sediments from the Lyvet trap built on the Rance and the Mont Saint Michel Bay. It aims to develop a new beneficial reuse of dredged sediments as a construction material and particularly as new binders which can be exploited industrially. The sediments were treated at 650C and 850C.The treated sediments are added to Portland cement in order to develop new composite binders. The results showed that the sediments treated at 650C could be used up to 35% for the class of 42.5, while the sediments treated at 850C only verified the class of 32.5. Experiments of 150 days of curing showed the mechanical strength increases significantly beyond the 28th day. In terms of permeability, the new binders did not affect the intrinsic permeability of the mortar. The durability of mortars was also studied; the sediment treated at 650C provided the mortar with better durability than one treated at 850C. Finally, the studied sediments present a real potential of beneficial reuse that might be confirmed by experiments on concrete samples.RENNES-INSA (352382210) / SudocSudocFranceF

Cracking Behaviour of Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete:Effects of Thermal Damage

International audienc

Evaluation de la réactivité pouzzolanique des cendres de mâchefer en vue de l'élaboration d'un ciment composé : cas du mâchefer de tefereyre au Niger

National audienceThe coal bottom ash is an industrial waste generated by the combustion of coal in power plants and industrial boilers. In this study, we work on the use as an addition in composite cement of coal bottom ash resulting from the combustion of coal extracted at Tefereyre in a thermal power plant in Niger. For this, mechanical compressive test on 40x40x160 mm3 of mortar specimens and chemical test of TGA and XRD on pastes of lime and bottom ash are performed. Compressive tests were used to evaluate the pozzolanic activity index according to ASTM C618 which is about 71% at 28 days. The TGA test reveals that there's a reaction between the bottom ash and the lime given new compounds. The XRD analysis confirms the results of ATG test and the new compound formed would be CSH.Le mâchefer de charbon minéral est un résidu industriel généré par la combustion du charbon minéral dans les centrales thermiques et les chaudières industrielles. Dans cette étude, nous travaillons sur l'utilisation comme addition dans le ciment composé du mâchefer de charbon résultant de la combustion du charbon, extrait à Tefereyre, dans une centrale thermique au Niger. Pour cela, des essais mécaniques de compression sur des éprouvettes de mortier de 40x40x160 mm 3 et des essais chimiques d'ATG et de DRX sur des pâtes de mâchefer et de chaux sont réalisées. Les essais de compression ont permis d'évaluer l'indice d'activité pouzzolanique selon la norme ASTM C618 qui est d'environ 71% à 28 jours. L'essai d'ATG permet de constater qu'il y'a une réaction entre le mâchefer et la chaux qui conduit à la création de nouveaux composés. L'analyse DRX confirme les résultats de l'essai d'ATG et le nouveau composé formé serait du CSH

Etude expérimentale de l'endommagement des BFUHP sous couplage thermo-mécanique

International audienceABSTRACT. and stress-velocity curves provide more indication on material damage. The studied concrete samples are composed by identical matrix but containing different types of fibers. The tests were carried out on intact samples and samples which are heated at a high temperature (400 ° C).Pour étudier l'évolution de l'endommagement dans un béton fibré sous sollicitation extérieure, on a développé un système combinant une mesure simultanée de la vitesse de propagation des ondes ultrasonores et des déformations pour un échantillon soumis à un chargement mécanique continu. L'analyse conjointe des courbes contrainte-déformations et des courbes contrainte-vitesses sonores permet d'obtenir une relation plus précise, et plus directe, entre l'endommagement interne et la sollicitation extérieure appliquée au matériau. Dans le cadre de cette étude, on considère une sollicitation de type thermo-mécanique. Les échantillons des bétons étudiés se caractérisent par une matrice principale identique mais comportant des fibres de natures différentes. Les essais ont été réalisés sur des échantillons sains et des échantillons traités à haute température (400°C)

Durability of composite cement with Tefereyre (NIGER) coal bottom ash: Capillary absorption, porosity to water and acid attack

International audienc