Évaluation du comportement en durabilité de nouvelles matrices cimentaires pour l'obtention de bétons respectueux de l'environnement PDF Download
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Author: Charles Lafrenière
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 225
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Book Description
Le béton figure parmi les matériaux de construction les plus polluants compte tenu du grand volume utilisé chaque année. La production du ciment portland, l'ingrédient clé du béton, est très énergivore et le procédé de décarbonatation génère de grandes quantités de CO2. L'industrie du ciment est responsable d'environ 5 à 7% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, la recherche de nouveaux liants pour la fabrication de bétons verts et durables est un domaine en constante expansion. L'objectif est de développer et proposer des alternatives à l'industrie. Les ciments composés (ciment + ajouts cimentaires alternatifs) et les liants de nouvelle génération appelés "géopolymères" représentent deux alternatives intéressantes. Toutefois, il est important d'évaluer leur comportement en durabilité pour que ces matériaux soient acceptés. Ce projet de recherche s'intéresse donc à l'évaluation du comportement en durabilité de ces deux alternatives. La performance en durabilité de la poudre de verre mixte (PV) et d'une cendre volante de biomasse (CVK) contre l'alcali-réaction (RAG) a ainsi été évaluée par l'entremise d'essais d'expansion sur mortier (CSA A23.2-25A) et sur béton (CSA A23.2-14A) pour des niveaux de remplacement du ciment portland de 20% et 30%. Les résultats obtenus à ce jour montrent qu'à 20% et 30% de remplacement du ciment, ces deux ajouts cimentaires alternatifs ne rencontrent pas les exigences normatives à ce qui a trait à leur utilisation comme mesure préventive appropriée contre la RAG. La performance des géopolymères a également été évaluée dans le but de se familiariser avec les différents paramètres de synthèse, mais aussi afin de déterminer la viabilité de ces systèmes en durabilité, plus précisément contre la RAG. Les résultats sur mortier et sur béton démontrent que la nature du matériau "source", la température et la durée de cure, le temps de malaxage, la nature et la concentration de la solution d'activation, ainsi que la présence d'humidité sont les paramètres qui ont le plus d'influence sur le développement des résistances mécaniques des géopolymères. Les résultats d'essai d'expansion face à l'alcali-réaction sont très variables et aucune tendance n'a été observée sur mortier, tandis que les résultats sur béton montrent une expansion excessive à long terme.
Author: Charles Lafrenière
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 225
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Book Description
Le béton figure parmi les matériaux de construction les plus polluants compte tenu du grand volume utilisé chaque année. La production du ciment portland, l'ingrédient clé du béton, est très énergivore et le procédé de décarbonatation génère de grandes quantités de CO2. L'industrie du ciment est responsable d'environ 5 à 7% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, la recherche de nouveaux liants pour la fabrication de bétons verts et durables est un domaine en constante expansion. L'objectif est de développer et proposer des alternatives à l'industrie. Les ciments composés (ciment + ajouts cimentaires alternatifs) et les liants de nouvelle génération appelés "géopolymères" représentent deux alternatives intéressantes. Toutefois, il est important d'évaluer leur comportement en durabilité pour que ces matériaux soient acceptés. Ce projet de recherche s'intéresse donc à l'évaluation du comportement en durabilité de ces deux alternatives. La performance en durabilité de la poudre de verre mixte (PV) et d'une cendre volante de biomasse (CVK) contre l'alcali-réaction (RAG) a ainsi été évaluée par l'entremise d'essais d'expansion sur mortier (CSA A23.2-25A) et sur béton (CSA A23.2-14A) pour des niveaux de remplacement du ciment portland de 20% et 30%. Les résultats obtenus à ce jour montrent qu'à 20% et 30% de remplacement du ciment, ces deux ajouts cimentaires alternatifs ne rencontrent pas les exigences normatives à ce qui a trait à leur utilisation comme mesure préventive appropriée contre la RAG. La performance des géopolymères a également été évaluée dans le but de se familiariser avec les différents paramètres de synthèse, mais aussi afin de déterminer la viabilité de ces systèmes en durabilité, plus précisément contre la RAG. Les résultats sur mortier et sur béton démontrent que la nature du matériau "source", la température et la durée de cure, le temps de malaxage, la nature et la concentration de la solution d'activation, ainsi que la présence d'humidité sont les paramètres qui ont le plus d'influence sur le développement des résistances mécaniques des géopolymères. Les résultats d'essai d'expansion face à l'alcali-réaction sont très variables et aucune tendance n'a été observée sur mortier, tandis que les résultats sur béton montrent une expansion excessive à long terme.
Author: Fethi Soltani
Publisher: Academiques
ISBN: 9783841626653
Category :
Languages : fr
Pages : 188
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Book Description
"Les travaux présentés s'appuient sur une démarche expérimentale utilisant, outre les mesures destructives habituellement mises en œuvre pour la caractérisation des matériaux cimentaires, les techniques non destructives exploitant la propagation des ondes ultrasonores à des fréquences comprises entre 50 kHz et 600 kHz. L'objectif est d'étudier les corrélations entre les propriétés hydrauliques et mécaniques de la pâte de ciment et les paramètres linéaires des ondes ultrasonores (vitesse et atténuation). L'étude concerne plus particulièrement les relations entre la porosité et la vitesse ultrasonore des différents types d'onde (ondes de volume et onde de Rayleigh). Les matériaux étudiés sont des pâtes de ciment à porosité variable, confectionnées avec différents rapports E/C et avec différents dosages en entraineur d'air. Afin de prendre en compte l'effet de la teneur en eau, les mesures sont effectuées à différents états de saturation : état saturée, 70% de saturation, 30% de saturation et l'état sec. Les données recueillies permettent la constitution d'une base des données expérimentale regroupant les caractéristiques physiques, mécaniques et ultrasonores de la pâte de ciment." [source : 4ème de couv.].
Author: Ameur El Amine Hamami
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 180
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La composition d’un matériau cimentaire influe sur la formation de sa microstructure et par conséquent sur ses propriétés de transfert déterminant sa durabilité. Celle-ci peut être caractérisée à l’aide d’indicateurs de durabilité. Dans la littérature, il existe très peu de modèles permettant l’estimation de ces indicateurs à partir de la composition d’un matériau cimentaire. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons à un indicateur de durabilité particulier : la perméabilité au gaz. Notre objectif consiste à étudier le lien entre la composition d’un matériau cimentaire et sa perméabilité. Dans un premier temps, cette relation est étudiée et analysée à travers une étude expérimentale sur des pâtes de ciment, mortiers et bétons. Le but est de déterminer l’influence des paramètres de formulation sur la microstructure et sur la perméabilité d’un matériau cimentaire. Ensuite, une étude de modèles donnant la perméabilité d’un matériau cimentaire à partir des caractéristiques de sa microstructure est faite. Pour finir, un modèle permettant de prédire la perméabilité d’une pâte de ciment à partir de ses paramètres de formulation (E/C, surface spécifique Blaine et densité du ciment) est proposé et comparé aux modèles précédents et aux perméabilités expérimentales.
Author: Véronique Matte
Publisher:
ISBN: 9782110916792
Category :
Languages : fr
Pages : 199
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Book Description
LES BETONS DE POUDRES REACTIVES, BPR, (CIMENT PORTLAND, FUMEE DE SILICE, QUARTZ BROYE, SABLE FIN, FIBRES METALLIQUES) SE CARACTERISENT PAR UNE MICROSTRUCTURE TRES DENSE QUI LIMITE LA PENETRATION DES AGENTS AGRESSIFS. ILS SONT DONC ENVISAGES DANS L'ENTREPOSAGE DES DECHETS NUCLEAIRES. CE TRAVAIL VISAIT A ETUDIER EXPERIMENTALEMENT L'EVOLUTION DE LA MICROSTRUCTURE DU BPR AU COURS D'UNE ATTAQUE PAR DE L'EAU PURE ET A FOURNIR LES BASES NECESSAIRES A LA PREDICTION DU COMPORTEMENT A LONG TERME DU MATERIAU DANS CES CONDITIONS AGRESSIVES. LES FIBRES METALLIQUES ET LES INCLUSIONS MINERALES (SABLE ET QUARTZ) ETANT CONSIDEREES COMME INERTES DANS CE PROCESSUS D'ALTERATION, LES MATRICES DU BPR, ET EGALEMENT UNE PATE PURE DE CIMENT ET UNE PATE DE CIMENT ET FUMEE DE SILICE, ONT ETE ETUDIEES. LA METHODOLOGIE SUIVIE A CONSISTE A CARACTERISER LES MATERIAUX AVANT ET APRES UN ESSAI DE LIXIVIATION : MICROSTRUCTURE PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE, POROSITE, COMPOSITION CHIMIQUE ET MINERALOGIQUE, ET DIFFUSIVITE. UNE DEGRADATION SUPERFICIELLE PROGRESSE SUIVANT UN FRONT NET DE DISSOLUTION DES SILICATES DU CIMENT ANHYDRE RESIDUEL (C 3S ET C 2S). LA LIXIVIATION DES ESPECES MINERALES EST LIMITEE PAR LES DIFFUSIONS IONIQUES DU MATERIAU VERS LA SOLUTION AGRESSIVE SUIVANT UNE CINETIQUE DE DEGRADATION PROPORTIONNELLE A LA RACINE CARREE DU TEMPS. TANT QU'IL SUBSISTE UN COEUR SAIN, CE SONT LES PROPRIETES DE LA ZONE SAINE QUI CONTROLENT LE COMPORTEMENT GLOBAL DU MATERIAU PARTIELLEMENT DEGRADE. DEUX MODELES DE LA TRANSFORMATION DE LA MATRICE ONT ETE UTILISES : DIFFU-CA CARACTERISANT LA LIXIVIATION DES IONS CALCIUM, ET LE MODELE 3D DE L'EVOLUTION DE LA MICROSTRUCTURE DE BENTZ ET GARBOCZI SUIVANT L'HYDRATATION DES CONSTITUANTS CIMENTAIRES, PAR AUTOMATES CELLULAIRES. LES RESULTATS NUMERIQUES DE CETTE DOUBLE MODELISATION MONTRENT UNE BONNE CONCORDANCE AVEC LES VALEURS EXPERIMENTALES. CELA VALIDE LA PREDICTION DU DEGRE D'HYDRATATION DES PHASES MINERALES ET LA PHENOMENOLOGIE INTRODUITE DANS DIFFU-CA. A L'ISSUE DE CETTE ETUDE, LE BPR APPARAIT COMME UN MATERIAU DURABLE POUVANT ETRE UTILISE POUR L'APPLICATION NUCLEAIRE. LA PROFONDEUR DE DEGRADATION A 300 ANS A ETE ESTIMEE A 1,4 CM DANS NOS CONDITIONS EXPERIMENTALES.
Author: Jean Herisson
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La nécessité de rénover les réseaux d'assainissement des grandes villes et les besoins de construire de nouvelles structures conduisent les gestionnaires de réseaux d'assainissement et les fabricants de canalisation à rechercher des solutions pour obtenir des installations d'assainissement durables. Parmi les détériorations rencontrées dans ces structures, 9% peuvent être attribués à la biodétérioration des matériaux cimentaires. Cette étude a deux objectifs principaux. Le premier est de développer un essai accéléré reproductible en laboratoire et qui donne des résultats proches de ceux obtenus sur site. Le second est d'étudier la biodétérioration des matériaux cimentaires pour mieux comprendre les mécanismes et plus spécifiquement la différence de comportement entre les matériaux à base de ciment d'aluminate de calcium (CAC) et de ciment Portland ordinaire (OPC). Dans ce cadre, différentes formulations cimentaires ont été exposées in situ afin de déterminer les paramètres influant sur la biodétérioration. En parallèle, des expériences en laboratoire ont été réalisées pour mieux comprendre chaque étape du mécanisme de biodétérioration. Les résultats des expositions sur site montrent que les matériaux à base de CAC ont une durabilité plus importante que les autres formulations cimentaires. Les études réalisées en laboratoire permettent d'attribuer ces meilleures performances à la teneur en aluminium qui inhibe la croissance des microorganismes tout en protégeant la matrice grâce à la précipitation d'une couche d'alumine hydratée dans la porosité et à la surface de ces matériaux et qui maintient le pH à 3,5-4. La chimie de surface a également un rôle important en favorisant ou non l'oxydation abiotique de l'H2S. Les résultats des expositions sur site et des différents essais de laboratoire ont été utilisés pour développer un essai accéléré donnant des résultats prometteurs.
Author: Christophe Gallé
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 119
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Book Description
Author: Chaid Rabah
Publisher: Presses Academiques Francophones
ISBN: 9783841630391
Category :
Languages : fr
Pages : 203
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Book Description
La recherche concerne la formulation et la caracterisation d'un beton a hautes performances (BHP) a partir des ressources disponibles localement et pouvant repondre aux memes proprietes que celles fournies par les fumees de silice ou les cendres volantes. A cet effet, nous avons procede a la substitution d'une partie de ciment par du calcaire, de la pouzzolane et du laitier de haut fourneau dans la perspective de reduire le prix de revient du beton et contribuer a la preservation des ressources naturelles et la protection de l'environnement. Dans l'etude de la formulation, deux points ont ete principalement abordes: la necessite des ajouts cimentaires finement broyes et l'influence de la dimension des gros granulats. Les essais de compression pure, endommagement, fatigue, retrait, fluage et non destructif, ont permis de caracteriser les proprietes mecaniques et elastiques des BHP. La durabilite des BHP a ete etudiee dans differents milieux de conservation: eau seleniteuse, eau de mer et des cycles air/eau. Les degradations ont ete observees a differentes echeances entre sept (07) jours et un (01) an."
Author: Thai Hoa Nguyen
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 166
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Book Description
La perméabilité d’un matériau est définie comme son aptitude à se laisser traverser par un fluide sous un gradient de pression. Par son rôle de gouvernement du processus de pénétration des agents agressifs, la perméabilité joue un rôle important sur la durée de vie d’une structure d’un matériau cimentaire. Les objectifs de cette thèse sont d’étudier les propriétés de transfert des matériaux cimentaires travaillant dans les conditions défavorables (fluage, attaque physico-chimique, interface matériau vieux – matériau de réparation), de donner une meilleure connaissance du comportement à long terme de ces structures, d’améliorer la sécurité pour les usagers et diminuer le risque d’accidents pouvant avoir lieu au cours de la vie de l’ouvrage. Les propriétés mécaniques de l’interface matériau âgé – matériau de réparation a déjà été étudiée par plusieurs auteurs. Dans ce mémoire de thèse, nous nous sommes concentrés sur les propriétés de transfert et leur influence sur la durabilité du matériau. Nous avons mis en évidence que cette interface est plus poreuse, plus perméable et est une voie préférentielle de pénétration des agents agressifs. De plus, une concentration importante de portlandite dans cette zone la rend très sensible à une attaque chimique ou une carbonatation naturelle. Sous l’effet d’une charge mécanique instantanée, la propriété de transfert d’un matériau cimentaire évolue : si la charge est faible, la perméabilité peut diminuer grâce à la fermeture des fissures et des pores préexistants ; si la charge est assez grande, des nouvelles fissures apparaissent et provoquent une augmentation de la perméabilité. Dans cette étude, nous avons étudié, sous une charge maintenue, le processus de propagation des fissures sous-critiques. Notre étude montre que durant cette phase de fluage, la perméabilité augmente. La lixiviation par nitrate d’ammonium dégrade le matériau en fonction du temps, la profondeur de lixiviation est linéaire avec la racine de temps. En cas de couplage mécanique - chimique (avec une charge initiale faible de 25% de la charge maximale), le chargement mécanique peut, à court terme diminuer la pénétration des agents agressifs en refermant les fissures préexistantes. Toutefois, les réactions chimiques ont lieu de façon plus intense dans la zone atteinte. A long terme, en raison de l’augmentation du niveau de chargement dans la zone saine, des phénomènes identiques à ceux observés précédemment (fissures sous-critiques) peuvent apparaître. Le chargement mécanique va cette fois augmenter la pénétration des agents agressifs. En contrepartie, la réaction chimique est moins intense dans la zone dégradée. Le chargement mécanique a donc un effet significatif sur la dégradation chimique. Une étude théorique et numérique basée sur des modèles micro-mécaniques permet d’étudier les processus d’endommagement. Un matériau est pré-endommagé (endommagement thermique par exemple), présente une perte de résistance et de module mais un gain de ductilité. Lorsqu’il subit un chargement mécanique, le processus d’endommagement est différent : cela se traduit par un ralentissement de l’évolution de l’endommagement et conduit à une évolution de la perméabilité légèrement différente par rapport au matériau sain. L’étude théorique du fluage d’un matériau totalement sec montre que l’évolution de la perméabilité et de la déformation du fluage est expliquée par l’apparition des fissures sous-critiques. Il existe un seuil pour que ce phénomène ait lieu et ce seuil peut être trouvé par des essais expérimentaux.
Author: Emmanuel Guillon
Publisher:
ISBN: 9782110951007
Category :
Languages : fr
Pages : 154
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Book Description
Les performances des matériaux de construction à matrice cimentaire proviennent principalement du ciment hydraté. Grâce à l'expérimentation et à la modélisation ces matériaux ont pu être adaptés à certains environnements chimiquement agressifs. Nous proposons une nouvelle approche basée sur les transports réactifs, applicable à tout solution agressive externe. L'évolution des minéraux de la matrice cimentaire, par dissolutions ou précipitations, est mise en relation avec celle de la solution interstitielle, elle même reliée aux échanges ioniques avec l'extérieur. Les dégradations chimiques modifient la microstructure du matériau, qui est modélisée par des images digitalisées. Notre approche a été validée sur trois matériaux différents, dans trois environnements distincts. Un modèle mécanique aux éléments-finis, complémentaire, caractérise l'évolution du module de Young résiduel du matériau dégradé en utilisant la représentation digitalisée de la microstructure.
Author:
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Languages : fr
Pages : 256
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Book Description
Ces dernières décennies, la concentration des exploitations agricoles dans certaines zones de l’Europe a engendré des problèmes environnementaux liés à la production d’effluents tels que les lisiers ou les jus d’ensilage. Ceux-ci sont aujourd’hui stockés dans des ouvrages de rétention étanches souvent réalisés en béton. Or, ces effluents contiennent des bactéries et des acides organiques, provoquant une attaque chimique sévère du béton, le pH des jus d’ensilage étant de 4 et celui des lisiers étant compris entre 6 et 8. Ce travail a pour vocations principales l’analyse des mécanismes de dégradation des matrices cimentaires par les acides organiques des effluents et la détermination des paramètres de composition des liants favorisant leur durabilité. A cette fin, des essais de lixiviation, immersion et semi-immersion de pâtes et/ou mortiers de liants ordinaires et spéciaux ont été mis en œuvre. Dans un premier temps, des solutions d’acides organiques, aux pH de 4 et/ou 6, simulaient la partie acide des lisiers. Les modifications physico-chimiques et microstructurales de la matrice ont été analysées par porosimétrie, microsonde électronique, DRX, ATD/DTG, RMN 29Si et 27Al, MEB. En outre, une analyse comparative de différents liants (ciments Portland ordinaire, au laitier, alumineux...) a été réalisée. Dans un second temps, les éprouvettes ont été immergées dans des effluents réels afin d’identifier l’effet spécifique des bactéries dans la dégradation. Ce travail a montré que les acides organiques des effluents provoquent une attaque comparable à celle des acides forts, limitant la durabilité des liants ordinaires, le ciment alumineux offrant des performances légèrement supérieures. Dans les lisiers, la respiration des bactéries provoque la carbonatation de la matrice
