Etude de l'accélération des ciments à haute teneur en laitier de haut-fourneaux par du chlorure de calcium PDF Download
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Author: Laurent Steger
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Category :
Languages : fr
Pages : 244
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Book Description
Les laitiers de hauts fourneaux sont un coproduit de l'industrie métallurgique, utilisés dans les ciments composés (CEM II & III) en substitution partielle du clinker portland et reconnus notamment pour leurs avantages en termes d'abaissement de chaleur d'hydratation, d'augmentation des performances de durabilité et de réduction du bilan carbone des bétons. Bien qu'atteignant des performances mécaniques ultimes comparables voire supérieures au ciment portland (CEM I), les liants proposant de forts taux de laitier voient le développement de leur résistance mécanique fortement ralenti. Ce phénomène s'explique par une réactivité plus faible du laitier qui nécessite des conditions "d'activation" pour réagir correctement. Il existe divers additifs ayant pour effet d'accélérer le durcissement des ciments, parmi lesquels le chlorure de calcium montre les meilleures performances. Les effets du chlorure de calcium sont particulièrement importants durant les premiers jours de l'hydratation. Cependant, leur usage est fortement règlementé en raison de l'effet corrosif du chlore sur les aciers du béton armé. Les objectifs de la thèse visent à étudier les mécanismes d'action du chlorure de calcium sur les matrices ciment-laitier durant les premiers jours d'hydratation. Un panel de techniques expérimentales a été utilisé pour identifier spécifiquement l'action des chlorures sur le laitier et le ciment. Des couplages DRX-Analyse d'Images MEB et RMN montrent que le chlorure de calcium entraîne une précipitation accélérée de portlandite et d'ettringite, issus de l'augmentation du taux de réaction du clinker. Le démarrage de la réaction du laitier s'opère après environ 12 heures, et n'est pas impacté par le chlorure de calcium. En revanche, le taux de réaction du laitier augmente en présence de l'accélérateur. On observe la formation rapide, importante et exclusive de Sels de Friedel en présence de chlorure, en remplacement des AFm sulfatés et/ou carbonatés. L'augmentation du taux de réaction des phases anhydres entraîne la précipitation de C-S-H supplémentaire. Cette formation de Sels de Friedel et de C-S-H provoquent un remplissage plus rapide de la porosité et l'augmentation des performances mécaniques.
Author: Laurent Steger
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Languages : fr
Pages : 244
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Book Description
Les laitiers de hauts fourneaux sont un coproduit de l'industrie métallurgique, utilisés dans les ciments composés (CEM II & III) en substitution partielle du clinker portland et reconnus notamment pour leurs avantages en termes d'abaissement de chaleur d'hydratation, d'augmentation des performances de durabilité et de réduction du bilan carbone des bétons. Bien qu'atteignant des performances mécaniques ultimes comparables voire supérieures au ciment portland (CEM I), les liants proposant de forts taux de laitier voient le développement de leur résistance mécanique fortement ralenti. Ce phénomène s'explique par une réactivité plus faible du laitier qui nécessite des conditions "d'activation" pour réagir correctement. Il existe divers additifs ayant pour effet d'accélérer le durcissement des ciments, parmi lesquels le chlorure de calcium montre les meilleures performances. Les effets du chlorure de calcium sont particulièrement importants durant les premiers jours de l'hydratation. Cependant, leur usage est fortement règlementé en raison de l'effet corrosif du chlore sur les aciers du béton armé. Les objectifs de la thèse visent à étudier les mécanismes d'action du chlorure de calcium sur les matrices ciment-laitier durant les premiers jours d'hydratation. Un panel de techniques expérimentales a été utilisé pour identifier spécifiquement l'action des chlorures sur le laitier et le ciment. Des couplages DRX-Analyse d'Images MEB et RMN montrent que le chlorure de calcium entraîne une précipitation accélérée de portlandite et d'ettringite, issus de l'augmentation du taux de réaction du clinker. Le démarrage de la réaction du laitier s'opère après environ 12 heures, et n'est pas impacté par le chlorure de calcium. En revanche, le taux de réaction du laitier augmente en présence de l'accélérateur. On observe la formation rapide, importante et exclusive de Sels de Friedel en présence de chlorure, en remplacement des AFm sulfatés et/ou carbonatés. L'augmentation du taux de réaction des phases anhydres entraîne la précipitation de C-S-H supplémentaire. Cette formation de Sels de Friedel et de C-S-H provoquent un remplissage plus rapide de la porosité et l'augmentation des performances mécaniques.
Author: Marie Michel (Auteure d'une thèse en Génie Civil).)
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Languages : fr
Pages : 279
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L'emploi d'additions minérales comme le laitier de haut-fourneau dans les ciments permet de réduire de façon conséquente leur impact sur l'environnement. Le développement industriel des ciments au laitier est freiné par des performances mécaniques médiocres et un fort retrait de dessiccation. La présente étude traite de l'accélération de deux ciments au laitier : un CEM III A et un ciment au laitier constitué de 83,5% de laitier de haut-fourneau et de 15,5% d'anhydrite. L'accélération est obtenue par substitution partielle du ciment au laitier par du ciment sulfo-alumineux grâce à la formation d'ettringite qui confère au mortier une montée en résistance rapide et limite le retrait de dessiccation. La présence du clinker Portland dans les ciments au laitier entraîne une prise et un durcissement rapides du mortier liés à l'activation de la yeelimite, constituant principal du clinker sulfo-alumineux, par la portlandite issue de l'hydratation des silicates de calcium. Pour pallier un faible maintien de maniabilité, des retardateurs de prise sont utilisés mais ces derniers ont tendance à altérer les performances mécaniques à moyen terme. Si la présence du clinker Portland dans les premiers instants a un effet négatif, elle permet à plus long terme une activation calcique du laitier et de ce fait une montée en résistance importante. Le taux de chaque constituant (ciment au laitier, ciment sulfo-alumineux et ciment Portland) puis le dosage en sulfate de calcium sont optimisés par l'évaluation des performances mécaniques. Le suivi d'hydratation est réalisé sur pâte pure par diffraction des rayons X (DRX) et thermoanalyse différentielle et thermogravimétrique (ATD-ATG).
Author: Bernard Salesses
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Languages : fr
Pages : 283
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Les laitiers de haut-fourneaux (LHF) sont utilisés dans les ciments notamment en raison de l'amélioration globale de la durabilité qu'ils confèrent aux matériaux de construction. Cependant, les liants à forte teneur en laitiers présentent une hydratation plus lente et donc un développement de résistances mécaniques moins rapide que les ciments portland (CP). Des solutions existent pour accélérer le durcissement des liants à base de LHF, notamment l'emploi d'activants chimiques à base de chlorures. Les effets de l'activation des systèmes CP/LHF sur les développements de résistances mécaniques sont abordés dans la littérature, mais leur durabilité est assez peu étudiée. Cette thèse a donc pour but d'évaluer les conséquences de l'utilisation d'activants chlorés sur la durabilité des liants contenant 50% de LHF. D'abord, une analyse des indicateurs de durabilité permet de voir comment l'activant modifie les propriétés de transfert du matériau durci ainsi que sur la structuration du réseau poreux. Cela permet de vérifier que l'activation à jeune âge n'hypothèque pas la durabilité des bétons avec laitier à long terme. Ensuite, une étude de l'état de corrosion des aciers dans ces mélanges est entreprise afin d'évaluer l'impact des activants chlorés, reconnus pour créer de la corrosion dans le béton armé. Des essais électrochimiques couplés à de l'observation directe ainsi qu'une étude microstructurale sur le devenir des chlorures au sein de la matrice cimentaire est effectuée. La faculté des mélanges à base de laitier à fixer les chlorures dans les hydrates est notamment étudiée. Enfin, le comportement des chlorures fixés est analysé, dans le cas où la carbonatation viendrait déstabiliser les hydrates. L'impact d'un relargage éventuel de chlorures est évalué à l'aide d'un modèle couplé carbonatation/diffusion des chlorures.
Author: Sylvain Stephant
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Languages : fr
Pages : 219
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L'utilisation de ciment à haute teneur en laitier est envisagée dans le cadre du conditionnement des déchets nucléaires. Dans ce contexte, il est nécessaire de connaître les propriétés structurales et de transport des gaz formés par la radiolyse de l'eau contenue dans cette matrice. Selon la littérature, ces propriétés sont impactées par l'ajout de laitier de haut-fourneau. L'objectif de cette thèse est de relier les processus d'hydratation des ciments au laitier aux propriétés de transport des gaz. La première partie de cette étude est consacrée à l'étude de l'hydratation des ciments au laitier. La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du silicium et de l'aluminium a été utilisée pour suivre l'évolution de la quantité des différentes phases anhydres du clinker (C3S, C2S, C3A et C4AF) et des principaux oxydes de la phase vitreuse du laitier (SiO2, Al2O3, MgO et SO3). La quantité de calcium dissoute provenant du laitier a, quant à elle, été déduite en comparant la quantité de portlandite [Ca(OH)2] mesurée par ATG avec celle calculée par un logiciel de spéciation chimique (Phreeqc). Cette approche a permis de déterminer l'évolution du degré d'hydratation des principaux oxydes de la phase vitreuse du laitier dont une dissolution progressive (comparé au clinker) et incongruente (la vitesse de dissolution des différents oxydes et différente) a ainsi pu être mise en évidence. Cette plus faible réactivité du laitier a pu être mise en relation, pour un temps donné, avec la diminution de la quantité d'eau liée au ciment, de la contraction chimique et de la chaleur dégagée. La prise en compte quantitative de la dissolution des phases du clinker et des oxydes du laitier permet une description plus précise de la minéralogie. La deuxième partie de ce travail porte sur l'évolution de la microstructure et de son influence sur les propriétés de transport en phase gazeuse (diffusion et perméabilité). L'évolution du coefficient de diffusion effectif à l'hélium et à l'azote et de la perméabilité intrinsèque a été suivie au cours du temps et comparée à l'évolution de certaines grandeurs, telles que la porosité globale, le diamètre d'entrée critique, la surface spécifique et le degré de connectivité des pores. Les résultats montrent une diminution du coefficient de diffusion effectif et de la perméabilité au cours du temps, ce qui a pu être relié, pour un même matériau, à la diminution de la porosité totale. Une réduction de ces propriétés avec la teneur croissante de laitier a également été observée. Cette baisse est liée à une diminution de la porosité capillaire et à une augmentation de la nanoporosité, due à une modification de la microstructure des C-S-H. La dernière partie de ce projet concerne la relation entre les processus d'hydratation, la microstructure et les propriétés de transport. Dans ce but, des bilans volumiques des réactions d'hydratation ont été réalisés en considérant de façon indifférenciée ou séparée chaque phase du ciment. La prise en compte séparée des différentes phases du ciment permet d'évaluer avec une précision de 10 % la porosité totale, la teneur en eau liée et le volume de contraction chimique. Cette description permet d'expliquer les variations des propriétés de transport d'un même matériau dans la durée. Pour établir ce lien au cours du temps et pour tous les ciments, le volume apparent des C-S-H a été recalculé pour rendre compte de la microstructure de ces hydrates.
![Propriétés d'usage et mécanismes d'hydratation du système ternaire [Ciment Alumineux - Sulfate de Calcium - Laitier de Haut Fourneau] à haute teneur en sulfate de calcium PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/YuyozQEACAAJ?fife=w80-h100)
Author: Charlotte Kedziora
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Languages : fr
Pages : 198
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L'étude menée s'attache à évaluer le potentiel d'activation du laitier de haut fourneau dans un liant ternaire constitué de ciment alumineux, de sulfate de calcium et de laitier. Dans ce système ternaire, le constituant majoritaire est le sulfate de calcium. Le potentiel d'un tel système n'est pas encore connu mais cette étude vise à renseigner sur les principaux avantages et limites d'utilisation. D'un point de vue des propriétés d'usage de ce liant, la prise, le durcissement rapide et la montée des résistances sont assurés par le liant ettringitique. Ensuite, et uniquement si la dessiccation est évitée, le laitier de haut fourneau réagit et dans ce cas, l'apport du laitier dans de tels systèmes est double. Il contribue à l'augmentation des performances mécaniques à moyen et long terme et à limiter l'expansion sous eau. D'un point de vue de la compréhension des mécanismes d'hydratation, une démarche expérimentale originale est mise en place et dévoile le potentiel du laitier. Elle est basée sur la comparaison des performances obtenues avec différentes cures. Le potentiel d'hydratation du laitier est amplifié lorsque le système subit un séchage puis une réhydratation. Cependant, les techniques utilisées (diffraction des rayons X et calorimétrie différentielle à balayage) ne sont pas adaptées au suivi et à la quantification de laitier consommé. Ainsi, la compréhension de l'hydratation s'appuie sur des techniques dites indirectes. Une semi-quantification par diffraction des rayons X est réalisée pour le suivi et l'évaluation de la mayénite, le sulfate de calcium (anhydre ou dihydraté), la syngénite et l'ettringite, l'analyse thermogravimétrique permet de mesurer le degré d'hydratation du système, et la porosimétrie mercure informe sur les changements microstructuraux. La plus grosse difficulté dans ces travaux a porté sur le suivi et la quantification des phases amorphes (anhydres ou hydratées), telles que le laitier, les gels de C-S-H et d'AH3, et c'est pour cette raison qu'une approche par modélisation a été mise en place afin d'identifier le rôle de chaque constituant du système ternaire [Ciment Alumineux - Sulfate de Calcium - Laitier] et particulièrement du laitier lors de l'essai de réhydratation. L'approche par modélisation permet de mieux identifier les phénomènes chimiques et physiques ayant lieu lors de l'hydratation du liant. Elle est utilisée pour expliquer les observations macroscopiques (comme les performances mécaniques) et aide à déterminer les cinétique d'hydratation dans le milieu poreux. Le modèle utilisé n'est pas encore parfaitement au point mais il a permis d'identifier les différentes séquences d'hydratation (à savoir que le liant ettringitique réagit dans les premiers instants et qu'ensuite, l'hydratation de l'anhydrite entraine la formation de gypse et l'hydratation du laitier est effective à long terme) et de confirmer que la réaction du laitier est lente.
Author: François Jacquemot
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Languages : fr
Pages : 0
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Les travaux rapportés dans ce mémoire de thèse visent à proposer des solutions industriellement viables pour accélérer le durcissement du laitier granulé moulu de haut fourneau dans les produits en béton à travers une synergie entre l'activation chimique et thermique. Ces solutions doivent également être à la fois durables et environnementalement bénéfiques. Plus précisément, il s'agit d'obtenir sur des bétons incluant une forte teneur en laitier de haut fourneau, des résistances à court terme équivalentes à celles obtenues sur des bétons à base de ciment Portland de type CEM I 52,5, en se plaçant dans des conditions représentatives de celles de l'industrie de la préfabrication. L'objectif de résistance à la compression a donc été fixé à 23,4 MPa à 8 heures après traitement thermique à 65 °C. L'activation par voie chimique des laitiers seuls ou en présence de ciment Portland a été l'objet principal des travaux expérimentaux menés sur mortier. Sous couvert de valider leur durabilité, les solutions développées sont en plusieurs points plus avantageuses que la référence à base de ciment Portland de type CEM I 52,5.
Author: M.. Thuilleaux
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Languages : fr
Pages : 39
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Languages : fr
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Author: ISABELLE.. LOGNOT
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Languages : fr
Pages : 161
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Book Description
LE LAITIER GRANULE DE HAUTS FOURNEAUX EST UN SOUS PRODUIT DE L'ELABORATION DE LA FONTE COMPOSE D'OXYDES DE CALCIUM, SILICIUM, ALUMINIUM ET MAGNESIUM SOUS FORME VITREUSE. IL EST UTILISE DANS L'INDUSTRIE CIMENTIERE EN MELANGE AVEC LE CIMENT PORTLAND. DANS LE CAS OU LE LAITIER CONSTITUE LA TOTALITE DU LIANT, IL DOIT NECESSAIREMENT ETRE ACTIVE POUR DEVELOPPER DES PROPRIETES HYDRAULIQUES. LES TRAVAUX RELATIFS A LA REACTIVITE DE CE TYPE DE SYSTEMES SONT PEU NOMBREUX ET SUJETS A CONTREVERSES EN PARTICULIER EN CE QUI CONCERNE L'IDENTIFICATION ET LES CARACTERISTIQUES DES PRODUITS FORMES. DANS LE CADRE DE CE TRAVAIL, L'ACTIVATION DU LAITIER A ETE ETUDIEE PAR DES SOLUTIONS ALCALINES PEU CONCENTREES. L'EVOLUTION DU SYSTEME A ETE ESSENTIELLEMENT ANALYSEE A PARTIR DE L'ETUDE DES CONCENTRATIONS IONIQUES EN SOLUTION, DE L'ANALYSE THERMOGRAVIMETRIQUE DES PRODUITS ET DE LEURS CARACTERISTIQUES STRUCTURALES DETERMINEES PAR SPECTROSCOPIE INFRAROUGE. LORS DE L'ACTIVATION ALCALINE IL SE FORME DES HYDROSILICATES DE CALCIUM HYDRATES INCORPORANT D'AUTANT PLUS D'ALUMINATES QUE LA SOLUTION EST PLUS BASIQUE ET DE L'ALUMINATE DE CALCIUM HYDRATE. L'IDENTIFICATION DES PRODUITS FORMES A PU ETRE MENEE A BIEN GRACE A LA SYNTHESE DES PRODUITS PURS SUSCEPTIBLES DE SE FORMER DANS LES DIFFERENTES CONDITIONS. LA CARACTERISATION DE CES REFERENCES A CONDUIT A: PRECISER LA STRUCTURE DES ALUMINATES DE MAGNESIUM HYDRATE ; ILS ONT UNE STRUCTURE EN FEUILLET DANS LAQUELLE LES IONS AL#3#+ ET MG#2#+ SE REPARTISSENT DE FACON STATISTIQUE DANS LES DIFFERENTS SITES, MONTRER QUE LES ALUMINATES DE CALCIUM ET DE MAGNESIUM HYDRATE SONT DES COMPOSES DEFINIS ET NON DES SOLUTIONS SOLIDES D'ALUMINATE DE CALCIUM HYDRATE ET D'ALUMINATE DE MAGNESIUM HYDRATE, DETERMINER DANS QUELS SITES SE LOCALISAIENT LES IONS AL#3#+ DANS LES SILICATES DE CALCIUM HYDRATE SUIVANT LA CONCENTRATION EN HYDROXYDE
Author: H. R. Sasse
Publisher: Springer
ISBN:
Category : Science
Languages : en
Pages : 792
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Book Description
Preface Adhesion is a phenomenon architects and civil engineers are not very familiar with. In other disciplines knowledge about surface properties and the background of bonding energies is also far from satisfactory; nevertheless there are many important· applications in concrete engineering, where adhesion is necessary for success and durability. These include: - coating and painting - repair of concrete surfaces - bonding of fresh to old concrete - crack injection - glueing of precast elements - glueing of steel to concrete, etc. In 1981 RILEM established the technical committee 52-RAC 'Resin Adherence to Concrete'. The main aims of the committee's work were - to collect research results and practical experiences - to initiate and coordinate research programs - to develop, on a scientific base, test methods for field and for laboratory purposes. One of the results of the committee's work is a state-of-the-art report, which will be presented orally as a General Report at the International Symposium ISAP '86, and will be printed either in the RILEM journal Materials and Structures or separately. Several test recommendations have been elaborated and will be prepared as drafts for the participants ofISAP '86. These are: - direct tensile test - pull-off test - direct shear test - slant shear test - four-point bending test - dynamic loading test - thermal compatibility test (two versions) - injectibility test.
