Contribution à la connaissance de la réaction sulfatique interne

La formation différée de l'ettringite (DEF) est une réaction chimique qui peut être à l'origine de la dégradation des bétons. Le mécanisme de gonflement de cette réaction est complexe et fait intervenir de nombreux paramètres (température, composition du béton, humidité...). Cependant, malgré les études menées sur le sujet depuis une dizaine d'années, de nombreuses questions restent encore sans réponse. L'objectif de notre travail de recherche est d'apporter autant que possible des éléments nouveaux permettant une meilleure connaissance de la réaction sulfatique interne et permettant ainsi de répondre à trois objectifs qui sont " Comprendre ", " Prévenir " et " Guérir ". Pour cela, nous avons mis en place toute une série d'essais pour nous permettre d'arriver, par une approche expérimentale spécifique, à satisfaire à ces objectifs. Pour répondre à l'objectif " Comprendre ", une étude Macro-Micro de la DEF a été effectuée. Les résultats ont été exploités macroscopiquement (par mesure des variations de longueurs) et microscopiquement (par observation au MEB sur échantillons ou sur répliques). L'effet des différents paramètres sur le développement de cette pathologie a été étudié. Les résultats ont montré que les teneurs en alcalins et C3A sont d'une grande importance pour le développement de la DEF alors que le rapport E/C et l'état de préfissuration des matériaux sont importants pour la cinétique de la DEF. Il apparait aussi qu'un fort rapport E/C, une température d'eau de conservation maintenue à 40-50°C et un renouvellement fréquent de l'eau de conservation entraîne une apparition rapide des gonflements dus à la DEF. La nature du matériau (mortier ou béton) détermine aussi les expansions. L'évolution des principaux indicateurs (pH, ions OH-, Ca2+, K+, Na+, conductivité) est bien corrélée aux expansions. Les résultats montrent que le déclenchement de la DEF n'est pas directement lié à la composition minéralogique du ciment, mais plutôt aux conditions physiques et chimiques environnantes (température de cure, teneur en alcalins, etc.). L'auréole de transition, prédominante pour les granulats siliceux, constitue un site favorable au démarrage de la DEF. Afin de répondre aux objectifs " Prévenir " et " Guérir ", des essais originaux permettant de statuer plus rapidement sur un risque de DEF ont été mis en place. Le principe est basé sur un lessivage accéléré des alcalins par application d'un courant électrique faible. Les expériences réalisées sur mortiers montrent une accélération certaine alors que celles sur bétons (de rapport E/C plus faible) sont moins probantes. Enfin, des essais exploratoires de stabilisation de la DEF, par immersion dans des solutions alcalines ou par interruption des échanges avec l'extérieur, ont été réalisés. Dans le premier cas, l'influence de la nature de la solution sur les équilibres chimiques est déterminante. Dans le second cas, l'isolement du matériau évite ou arrête la DEF.The delayed formation of ettringite (DEF) is a chemical reaction that can cause the deterioration of concrete. The swelling mechanism of this reaction is complex and involves many parameters (temperature, composition of concrete, humidity ...). However, despite the studies on the subject over the past decade, many questions remain unanswered. The aim of our research is to provide as much as possible new elements to a better understanding of the internal sulfate attack and thus meet three objectives are "Understanding", "Prevention" and "Healing". For that, we developed a series of tests to enable us to achieve a specific experimental approach to meet these objectives. To meet the goal "Understanding", a Macro-Micro study of DEF was done. The results have been exploited macroscopically (by measuring changes in length) and microscopic (SEM observations on direct samples or replicas). The effect of different parameters on the development of this pathology has been studied. The results showed that the levels of alkalis and C3A are of great importance for the development of DEF while the E/C ratio and the pre-microcracking of the materials are important for the kinetics of DEF. It also appears that a high E/C ratio, a temperature of water conservation maintained at 40-50°C and frequently renewed water conservation causes rapid swelling due to DEF. The nature of the material (mortar or concrete) also determines the expansions. The evolution of the main indicators (pH, OH-, Ca2 +, K+, Na+, conductivity) is well correlated with expansions. The results show that the start of the DEF is not directly related to the mineralogical composition of cement, but rather to physical and chemical environment (temperature cure, alkali content, etc.). The interfacial transition zone to predominantly siliceous aggregates, is a favorable site to start the DEF. To meet the "Prevention" and "Healing", original tests have been developed to rule soon on a risk of DEF. The principle is based on the acceleration of alkalis leaching by applying a low electrical current. The experiments carried out on mortars show some acceleration, while those on concrete (from E/C lower) are less conclusive. Finally, exploratory tests of stabilizing the DEF, by immersion in alkaline solutions or interruption of exchanges with the outside, have been made. In the first case, the influence of the nature of the solution on the chemical balance is crucial. In the second case, insulating material prevents or stops the DEF

Etude de l'influence des additions minérales sur la réaction sulfatique interne dans les matériaux cimentaires

International audience L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence des additions sur la réaction sulfatique interne des matériaux cimentaires (béton et mortier). Quelques études antérieures ont montré que des additions comme le métakaolin, les cendres volantes, les scories, la fumée de silice et pouzzolane naturelle sont efficaces dans la prévention de la formation d'ettringite différée (DEF). Cependant, les travaux de recherche sur l'influence des additions sur la DEF restent peu nombreux. Les résultats obtenus mettent en évidence: - les effets inhibiteur des additions (cendres volantes et Métakaolins) et mitigé (Pouzzolanes) sur la DEF, - une corrélation entre les propriétés microstructurales et mécaniques des bétons et de leur expansion. - l'amplitude des gonflements des bétons avec les additions minérales est plus faible que celle des mortiers. Par contre le début d'expansion est similaire pour les deux matériaux. </div

Influence du pourcentage de substitution en sédiment traité sur l’ouvrabilité, la résistance et la porosité des BAP

Sediment dredging is often confronted with the problem of eliminating the quantities of extracted mud. This issue has given rise to valorization policy in order to provide an alternative to the storage and disposal of dredged sediments. This study concerns the developing of self-compacting concretes (SCC) by substituting partialy cement with sediment dredged from Chorfa dam (Algeria) after being calcined. The results showed that a substitution up to 30% of cement with calcined mud in SCC seems feasible according to the found mechanical performances which were close even better than those of the reference SCC. Moreover, the studied SCC showed very fine porosities which make of them potentially sustainable SCC’s.Le dragage des sédiments se retrouve souvent confronté au problème d’élimination des quantités de vase extraites. Ce même problème a donné naissance à la politique de valorisation afin de fournir une alternative au stockage et au rejet des sédiments dragués. Cette étude consiste à élaborer des bétons autoplaçants en substituant partiellement le ciment par de la vase issue du barrage Chorfa (Algérie) après calcination. Les résultats obtenus montrent qu’une substitution allant jusqu’à 30% du ciment par de la vase calcinée dans des BAP semble réalisable tout en ayant des performances mécaniques proches, voire meilleures que celles d’un BAP de référence. Outre les résistances mécaniques, les différents BAP de l’étude présentent des porosités très fines qui font d’eux des BAP potentiellement durable.Le dragage des sédiments se retrouve souvent confronté au problème d’élimination des quantités de vase extraites. Ce même problème a donné naissance à la politique de valorisation afin de fournir une alternative au stockage et au rejet des sédiments dragués. Cette étude consiste à élaborer des bétons autoplaçants en substituant partiellement le ciment par de la vase issue du barrage Chorfa (Algérie) après calcination. Les résultats obtenus montrent qu’une substitution allant jusqu’à 30% du ciment par de la vase calcinée dans des BAP semble réalisable tout en ayant des performances mécaniques proches, voire meilleures que celles d’un BAP de référence. Outre les résistances mécaniques, les différents BAP de l’étude présentent des porosités très fines qui font d’eux des BAP potentiellement durable

Influence du pourcentage de substitution en sédiment traité sur l’ouvrabilité, la résistance et la porosité des BAP

Sediment dredging is often confronted with the problem of eliminating the quantities of extracted mud. This issue has given rise to valorization policy in order to provide an alternative to the storage and disposal of dredged sediments. This study concerns the developing of self-compacting concretes (SCC) by substituting partialy cement with sediment dredged from Chorfa dam (Algeria) after being calcined. The results showed that a substitution up to 30% of cement with calcined mud in SCC seems feasible according to the found mechanical performances which were close even better than those of the reference SCC. Moreover, the studied SCC showed very fine porosities which make of them potentially sustainable SCC’s.Le dragage des sédiments se retrouve souvent confronté au problème d’élimination des quantités de vase extraites. Ce même problème a donné naissance à la politique de valorisation afin de fournir une alternative au stockage et au rejet des sédiments dragués. Cette étude consiste à élaborer des bétons autoplaçants en substituant partiellement le ciment par de la vase issue du barrage Chorfa (Algérie) après calcination. Les résultats obtenus montrent qu’une substitution allant jusqu’à 30% du ciment par de la vase calcinée dans des BAP semble réalisable tout en ayant des performances mécaniques proches, voire meilleures que celles d’un BAP de référence. Outre les résistances mécaniques, les différents BAP de l’étude présentent des porosités très fines qui font d’eux des BAP potentiellement durable.Le dragage des sédiments se retrouve souvent confronté au problème d’élimination des quantités de vase extraites. Ce même problème a donné naissance à la politique de valorisation afin de fournir une alternative au stockage et au rejet des sédiments dragués. Cette étude consiste à élaborer des bétons autoplaçants en substituant partiellement le ciment par de la vase issue du barrage Chorfa (Algérie) après calcination. Les résultats obtenus montrent qu’une substitution allant jusqu’à 30% du ciment par de la vase calcinée dans des BAP semble réalisable tout en ayant des performances mécaniques proches, voire meilleures que celles d’un BAP de référence. Outre les résistances mécaniques, les différents BAP de l’étude présentent des porosités très fines qui font d’eux des BAP potentiellement durable

Random materials modeling: Statistical approach proposal for recycling materials

The current paper aims to promote the application of demolition waste of the Civil Engineering constructions. To achieve this assignment, two main physical properties, i.e. dry density and water absorption of the recycled aggregates have been chosen and studied at the first stage. The material moduli of the recycled materials, i.e. the Lamé's coefficients, lambda and mu strongly depend on the porosity. Moreover, the recycling materials should be considered as random materials. As a result, the statistical approach would be the most suitable way to handle and assess the level of certitude of the materials behavior as well as structures response

Effects of rubber aggregates on the physical-mechanical, thermal and durability properties of self-compacting sand concrete

The aim of this research was to study the effect of incorporating waste rubber aggregates on the physical, mechanical, thermal and durability performance of Self-Compacting Sand Concrete SCSC mixtures. For this purpose, the separately developed Rubberized Self-Compacting Sand Concrete RSCSC were prepared with three fractions of rubber grains where the natural aggregates were replaced with powder rubber, sand rubber and gravel rubber and four addition ratios (5, 10, 15 and 20%) as volume rates. The performed fresh properties using slump-flow, spreading, t500, sieve stability and air-entrained content tests proved better results for the RSCSC in comparison with reference concretes. Hardened state characterization of the concretes exhibited decreases in the mechanical properties of the RSCSC but the thermal conductivity and the dynamic elastic modulus were improved. Assessment of the concrete’s durability was accomplished through determination of apparent porosity, capillary absorption. Therefore, RSCSC to be can used in structural elements of dense reinforcement and complex formwork. Furthermore, this allows promising solution to reduce the impact of waste tyres on the environment and fight pollution

Hydration degree development of blast furnace slag blended cement pastes using thermogravimetric Analysis (TGA)

The hydration degree assessment of slag blended cement pastes with three different replacement levels (10, 20 and 40%) and two finenesses (400 and 500 m2/kg) was investigated. The hydration degree was evaluated by using a modified TG method suggested by Deboucha et al., 2017. This method builds on the activity coefficient concept, which makes it possible to assume the amount of mineral additives that contribute to hydration reactions as well as cement. Results showed that the efficiency of blast furnace slag in developing hydration degree was conditioned by its level of replacement and fineness

Sensitivity analysis of the transient heat and moisture transfer in a single layer wall

International audienc

Hydration degree development of blast furnace slag blended cement pastes using thermogravimetric Analysis (TGA)

The hydration degree assessment of slag blended cement pastes with three different replacement levels (10, 20 and 40%) and two finenesses (400 and 500 m2/kg) was investigated. The hydration degree was evaluated by using a modified TG method suggested by Deboucha et al., 2017. This method builds on the activity coefficient concept, which makes it possible to assume the amount of mineral additives that contribute to hydration reactions as well as cement. Results showed that the efficiency of blast furnace slag in developing hydration degree was conditioned by its level of replacement and fineness