Ecological and economical mortars made with dune sand and cements in combination with local mineral additions

 Messaoudene Ibrahim1,2, Jauberthie Raoul1, Molez Laurent1, Naceri Abdelghani2(1. Mechanical and Civil Engineering Laboratory, INSA – 35043, Rennes, France;2. Geomaterials Laboratory, MSILA University - 28000, Algeria) Abstract: The aim of this study is to formulate and characterize, with different methods, mortars prepared with dune sand and Algerian clinker in combination with several admixtures, natural additions or industrial by-products as pozzolan, granulated blast furnace slag and marble powder.  Mineralogical and chemical compositions of the initial products were studied with X-ray diffraction (XRD), SEM, EDX and X fluorescence (XRF).  Grain size distribution of anhydrous cements and additions (absolute density, Blaine specific surface (SSB) and laser granulometry) were carried out.  Mortar strengths are acceptable at 28 days: between 5 and 6 MPa in bending test and between 28 and 41 MPa in compressive test.  These resistances improve clearly to reach high performances after one year: between 7 and 9 MPa in flexural test and between 43 and 61 MPa in compressive test.  The microstructure was studied using SEM coupled with microanalysis EDX; these observations explained the increase mechanical strength.  Results showed that it is possible to obtain mortars with high mechanical performances in long-term and, ecological and especially economic advantages with a good formulation of those mortars containing dune sand and additive cements (binary, ternary or quaternary) with super plasticizer adjuvant.Keywords: mix design, characterization, pozzolan, slag, marble, dune sand Algeria Citation: Messaoudene Ibrahim, Jauberthie Raoul, Molez Laurent, and Naceri Abdelghani.  Ecological and economical mortars made with dune sand and cements in combination with local mineral additions.  Agric Eng Int: CIGR Journal, 2010, 12(3): 38-47.  &nbsp

Effet de la ré-humidification sur les matériaux cimentaires soumis à un incendie

International audienceMany studies have permitted the analysis of the mechanical behavior of concrete subjected to high temperatures. However, no one has done any work on the effect of re-humidification of cementitious materials exposed to a real fire. This is the first study. To better simulate the effects of a real fire, a test with wood fire is developed. Different cementitious materials (hardened cement pastes, and mortar) are subject to this heating for 1hour. The results of tests indicate that:- The average resistance loss is in the order of 60% after exhibition in fire.- The re-humidification (sudden quenching in water) allowed a recovery of mass about 10% and consequently a gain ofcompressive strength about 40%.- Internal micro-structure analysis of cement pastes studied by XRD and the observation by a scanning electronmicroscope (SEM) shows that after the re-humidification, the cement rehydrates again (formation of Portlandite andCSH). Those observations explain the increase mechanical strength.De nombreux travaux ont permis d'analyser le comportement mécanique d'un béton soumis aux hautes températures. Toutefois aucune étude n'a été faite sur l'effet de la ré-humidification des matériaux cimentaires exposés à un incendie réel. Cette étude en constitue une première. Afin de mieux simuler les effets d'un incendie réel, un test au feu de bois est mis au point. Les différents matériaux cimentaires (pâtes de ciment durci et mortier) sont soumis à cet échauffement pendant 1h. Les résultats d'essais effectués montrent : - La perte moyenne de résistance est de l'ordre de 60 % après l'exposition au feu. - La ré-humidification (refroidissement brusque dans l'eau) permet une récupération de masse de l'ordre de 10% et par conséquent un gain de résistance mécanique en compression d'environ 40%. - L'analyse de la microstructure interne des pâtes de ciment étudiée par diffraction X et observations au MEB montrent qu'après ré-humidification, le ciment se réhydrate à nouveau (formation de la portlandite et CSH). Cela permet d'expliquer l'évolution des résistances

Caractérisations non destructive de mortiers renforcés par des fibres de natures différentes soumis à haute température

International audienceL'objectif de ce travail est d'étudier l'effet de la température sur les propriétés physiques et mécaniques de mortiers normalisés renforcés avec des fibres d'acier, des fibres de polypropylène et des mortiers hybrides. Des mesures non destructives (absorption d'eau par capillarité, porosité communicante, perméabilité au gaz, vitesse de propagation des ondes longitudinales) et des mesures destructives (résistance mécanique à la flexion, module d'élasticité, résistance mécanique à la compression) ont été réalisées sur des échantillons chauffés avec une vitesse de montée de 5°C/minute à des températures croissantes maximales : 105°C, 400°C, 500°C et 800°C. Les résultats montrent une très bonne corrélation entre l'évolution de ces propriétés et l'endommagement induit par le traitement imposé. L'étude montre une dégradation importante des caractéristiques physico-mécaniques du matériau fibré dès 500°C. Ce seuil de 500°C est identifié tant sur les mesures non destructives que sur les mesures destructives. Les mortiers hybrides présentent un bon compromis : les fibres de polypropylène garantissent une stabilité thermique tandis que les fibres d'acier permettent de conserver un comportement mécanique intéressant

Effet des fillers de laitier et marbre sur la durabilité des ciments Portland dans des environnements de sulfate

https://www.polytech.univ-savoie.fr/fileadmin/polytech_autres_sites/sites/augc2012/actes/Contribution1117.pdfNational audienceRÉSUMÉ. L'effet conjugué des fillers de marbre et de laitier de haut fourneau sur la durabilité des mortiers a été étudié. Des échantillons de mortier normal sont immergés et conservés durant 12 mois dans deux solutions de sulfate d'ammonium et d'acide sulfurique à deux concentrations (0,05M et 0,25M). L'évolution des phases cristallines est suivie par diffraction X et les minéraux sont observés au MEB. Pour une faible concentration, les résultats montrent que les phases cristallines du ciment (CSH, CH, ettringite) ne semblent pas affectées à l'intérieur de l'échantillon, le soufre est totalement absent. En revanche, pour une forte concentration (0,25M), l'ion sulfate pénètre plus profondément (4mm) et les échantillons exposés dans l'acide sulfurique développent un dépôt extérieur dense de gypse. La quantité optimale du filler de marbre est limitée à 5% et le taux du laitier de 25 à 30%. ABSTRACT. The effect of the combination of marble and blast-furnace slag fillers on mortar durability was studied. Samples of normal mortar were exposed for 12 months to two sulphate environments: ammonium sulphate and sulphuric acid at two concentrations (0.05 and 0.25 mol/L). The evolution of crystalline phases was analyzed by XRD and minerals were observed by SEM. For a low concentration of sulphate (0.05 mol/L), the results show that the crystalline phases of cement (CSH, CH, ettringite) seem unaffected in the interior of the sample where the sulphur is completely absent. On the other hand, the ammonium sulphate penetrates deeper (4mm) to a high concentration (0.25 mol/L). However in the case of attack by sulphuric acid, samples develop a dense surface gypsum deposit. The optimum quantity of marble filler is limited to 5% and BFS content 25 to 30%

Effect of Industrial By-products Fillers on the Properties of Blended Cements in Sulphate Environments

International audienceIn previous studies, we have investigated the durability of normal concrete in various sulphates environments. The contribution of this study is the addition of industrial by-products fillers: granulated blast furnace slag and marble powder. These two fillers do not need any calorific energy compared to clinker manufacturing. From an environmental perspective, no more carbon dioxide is produce when these two materials are used. Furthermore, slag and powder marble are waste that should be stocked in adapted landfills. Samples of normal mortar were exposed for 12 months to two sulphate environments: ammonium sulphate and sulphuric acid at two concentrations (0.05 and 0.25 mol/L). The evolution of crystalline phases is analyzed by XRD and minerals are observed by SEM, microanalysis (EDS linked to SEM) confirms their chemical composition. These determinations involve both the superficial formations that internal training due to conservation bath. For a low concentration of suphate (0.05 mol/L), the results show that the crystalline phases of cement (CSH, CH, ettringite) seem unaffected in the interior of the sample where the sulphur is completely absent. On the other hand, the ammonium sulphate penetrates deeper (4mm) to a high concentration (0.25 mol/L). However in the case of attack by sulphuric acid, samples develop a dense surface gypsum deposit. The mechanical strength, including bending strength to be known very sensitive to surface, is important to study this durability

Low-threshold heterogeneously integrated InP/SOI lasers with a double adiabatic taper coupler

We report on a heterogeneously integrated InP/silicon-on-insulator (SOI) laser source realized through divinylsiloxane-bis-benzocyclobutene (DVS-BCB) wafer bonding. The hybrid lasers present several new features. The III-V waveguide has a width of only 1.7 mu m, reducing the power consumption of the device. The silicon waveguide thickness is 400 nm, compatible with high-performance modulator designs and allowing efficient coupling to a standard 220-nm high index contrast silicon waveguide layer. In order to make the mode coupling efficient, both the III-V waveguide and silicon waveguide are tapered, with a tip width for the III-V waveguide of around 800 nm. These new features lead to good laser performance: a lasing threshold as low as 30 mA and an output power of more than 4 mW at room temperature in continuous-wave operation regime. Continuous wave lasing up to 70 degrees C is obtained

Dispositif innovant de frein automobile par le volant, intégré à un système de direction de type Steer-by-Wire (dédié aux personnes paraplégiques)

La réflexion portée par cette thèse vise l amélioration de l accès à la conduite automobile aux personnes paraplégiques. Il s agit de développer une solution innovante pour l assistance à la conduite automobile, en employant la technologie X-by-Wire. Une expertise a été réalisée afin d évaluer l existant dans ce domaine et identifier le manquant. A l issue de cette étape cruciale, un nouveau concept de frein par action sur le volant, couplé à un système de direction filo-commandé Steer-by-Wire a été proposé. Nous avons pu mettre en évidence les avantages apportés en matière de sécurité et d ergonomie, en étalant l utilisation même aux conducteurs valides. La partie dominante de cette thèse a été orientée vers une étude théorique approfondie, touchant à la modélisation, simulation et validation de quelques processus dynamiques, qui interviennent dans le fonctionnement du concept proposé. Dans ce contexte, un modèle dynamique du buste en situation de conduite a été établi et validé expérimentalement. L influence du mouvement de tangage du véhicule a été également abordée. Un modèle dynamique d un système de direction Steer-by-Wire a été proposé et expérimenté pour reproduire un retour haptique au volant assez réaliste. Afin de concrétiser l idée, un démonstrateur a été fabriqué, doté de deux servomoteurs pour la création et la gestion des retours d efforts freinage et volant. La solution mécanique retenue, nous a permis d intégrer une assistance active au freinage d urgence. Enfin, un banc d essai avec acquisition de données sur PC en temps réel a été réalisé avec le démonstrateur. Des résultats théoriques et expérimentaux concluants et prometteurs ont été dévoilésReflection carried by this thesis aims to improve access to automotive driving for paraplegics people. That consists to develop an innovative solution for driving assistance by using X-by-Wire technology. Expertise has been achieved beforehand in order to evaluate the existing devices in this field and explore new open ways. After this crucial step, a new concept of braking handwheel coupled to a steering-by-wire system was proposed. We showed the relevant advantages provided by the proposed device in the safety and ergonomics domains, by spreading its use also to the valid drivers. The main axis of this thesis was dedicated to a detailed theoretical study, involving modeling, simulation and validation of some dynamic processes, influencing operation of the proposed concept. In this context, a dynamic model of the driver's bust in driving situation has been established and validated experimentally. The influence of the pitching movement of the vehicle was also discussed. A dynamic model for a steering-by-wire system was developed and tested to reproduce a realistic handwheel feedback. In order to concretize our idea, a demonstrator has been designed and created, by using two DC engines to provide and manage feedbacks of braking and steering on handwheel. The chosen mechanical solution allowed us to integrate an active assistance in emergency braking. Finally, experiments were realized with prototype by using data acquisition on PC in real time. Interesting and promising theoretical and experimental results were exposed.EVRY-Bib. électronique (912289901) / SudocSudocFranceF

Pouzzolanicité de la cendre volcanique de Béni Saf

International audienceAfin d'évaluer l'influence d'une substitution partielle de ciment par de la cendre volcanique de Beni-Saf, des tests préliminaires rapides tels que la mesure de la conductivité électrique et du pH sur des suspensions, permettent une première quantification de la pouzzolanicité. Pour confirmer ces premiers résultats, des tests sur des mortiers avec substitution partielle du ciment par cette cendre ont été réalisés. L'influence sur les propriétés physico- chimiques des pâtes cimentaires est étudiée : mesure du début et de fin de prise, rhéologie de la pâte cimentaire, mais aussi le retrait des mortiers avec ou sans la pouzzolane. Les résultats montrent que la pouzzolane diminue le pH et la conductivité de la suspension du ciment. Elle ralentit la formation des hydrates et par là même, le début de la prise de la pâte cimentaire; ce qui favorise l'écoulement et la maniabilité du mortier et du béton. Coté négatif, la pouzzolane engendre un retrait plus grand que celui du mortier de référence. Les résistances mécaniques sont plus faibles aux courtes échéances mais après un mois de conservation, elles atteignent des niveaux similaires à ceux des mortiers sans cendre. Les résultats de cette étude confirment donc que l'utilisation de cette addition pouzzolanique est possible pour des utilisations compatibles avec un retrait non négligeable. Enfin, on peut noter que les essais par pH-métrie et mesures de conductivité des suspensions renseignent très rapidement sur les possibilités d'effets pouzzolaniques des fillers ajoutés au ciment

Durabilité des ciments Portland composés de fillers de déchets industriels dans un milieu acide

International audienceThis experimental work studies the durability of mortars made with Portland cement composed of industrial fillers: granulated slag and marble powder. Samples of normal mortar were exposed for 12 months to sulphuric acid. The evolution of crystalline phases was analyzed by XRD and minerals were observed by SEM. Microanalysis (EDS linked to SEM) confirms their chemical composition. For a low concentration of sulphate (0.05 mol/l), the results show that the hydrates of cement (CSH, CH, ettringite) seem unaffected in the interior of the sample where the sulphur is completely absent. However in the case of attack by a high concentration (0.25 mol/l) of sulphuric acid, samples develop a dense surface gypsum deposit. The mechanism of the attack is mainly due to the expansive action of gypsum.R E S U M E Ce travail expérimental étudie la durabilité de mortiers réalisés avec un ciment Portland composé de fillers industriels : laitier granulé et poudre de marbre. Les échantillons sont conservés durant 12 mois dans l'acide sulfurique. L'évolution des phases cristallines est suivie par diffraction X et les minéraux sont observés au MEB. La microanalyse (EDS) qui lui est associée permet de confirmer leur composition chimique. Les résultats montrent qu'à une concentration de 0,05M, les hydrates du ciment (CSH, CH, ettringite) ne semblent pas affectés à l'intérieur de l'échantillon, le soufre est y totalement absent. En revanche, les mortiers exposés à une forte concentration (0,25M) en acide sulfurique développent un dépôt extérieur dense de gypse. Le mécanisme de l'attaque est principalement dû à l'action expansible du gypse