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Durabilité des mortiers pouzzolaniques vis-à-vis les agressions chimiques des milieux environnant
MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
ECOLE NATIONALE POLYTECHNIQUE D’ORANDÉPARTEMENT DE PHYSIQUE CHIMIE
1ere Conférence Euro-méditerranéenne sur la Télégestion, l’Environnement et le développement Durable
Oran le 19 et 20 octobre 2014
Intitulé de la communication:
Présentée par:Mme LAOUFI Imene
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INTRODUCTIONLa conception d’un béton est liée à l’environnement dans lequel va être exposé durant la durée de vie d’un ouvrage. Certains ions, peuvent être néfastes pour le ciment hydraté, et par conséquent, pour l’intégrité du béton. Parmi ces ions agressifs, figurent les sulfates.
La durabilité des bétons dans les milieux sulfatique est assurée par l’utilisation d’un ciment à faible teneur de C3A, la diminution du rapport E/C et les ajouts minéraux.
L’incorporation de la pouzzolane naturelle en tant qu’addition minérale dans le ciment permet non seulement d’améliorer les performances des bétons dans les milieux sulfatiques, mais aussi de valorisation écologique et économique.
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Objectif du travail
Évaluation des mortiers à base de la pouzzolane naturelle de Béni-saf face aux attaques de sulfate de magnésium (5% MgSO4).
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SOMMAIRE
Partie expérimentale
* Matériaux utilisés
* Méthodes d’essais
Résultats
* Propriétés physiques
* Propriétés mécaniques
Conclusion
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PARTIE EXPÉRIMENTALE1. Matériaux utilisés :
La pouzzolane naturelle :La pouzzolane naturelle utilisée est d’origine volcanique extraite du gisement de Bouhamidi situé au sud de Beni-Saf. Sa masse volumique absolue est de 2,85 g/cm3.
Tableau 1 : Composition chimique de la pouzzolane naturelle de Béni-Saf.
Le ciment :Le ciment utilisé dans la confection des mortiers est un CEM I/42,5 (CRS), de la cimenterie LAFARGE (Sig). Sa masse volumique absolue est de 3,11g/cm3.
Tableau 2 : Composition minéralogique du clinker de base selon Bogue.
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Le sable :
Le sable utilisé dans la confection des mortiers est un sable calcaire provenant d’Oued el Sobha (Chlef). Sa courbe granulaire satisfait le fuseau de référence.
Tableau 3 : Caractéristiques physiques du sable.
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2. Méthodes d’essais :
132 éprouvettes de mortiers (4x4x16) cm3,ont été confectionnés selon la norme [NF EN 196-1, 2006].
MORTIER
Eau saturée en chaux
5% MgSO4Eau
distillée
Résistance à la compression
Résistance à la flexion
Variation de masse
Période de maturation (27 jours).
Durée de conservation 28, 60, 90, 180 et 270
jours.
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La solution de sulfate est préparée selon la norme [ASTM 1012, 2004] et [NF P18-837,1993]. Le pH est corrigé chaque semaine par l’ajout de 0,1N H2SO4, et maintenu à 7 [Rozière, 2007]. 1
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RÉSULTATS 1. Propriétés physiques :
Consistance normalisée et temps de prise :
Figure 3: Consistance normalisée et temps de prise des pâtes.
Le remplacement de 10% à 30% du ciment par la pouzzolane naturelle augmente la quantité d’eau nécessaire pour l’obtention de la consistance normalisée. Ceci est dû probablement à la grande surface spécifique présentée par le mélange et donc à un fort besoin en eau. Le temps de prise diminue avec l’augmentation du pourcentage de la pouzzolane naturelle. Ce qui confirme les études antérieures [Kaid et al. 2009] que la pouzzolane naturelle est un accélérateur de prise, et l’hydratation.
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Figure 4 : État des éprouvettes conservées pendant 270 jours a) dans l’eau distillée. b) dans la solution sulfatique (5%MgSO4).
Des signes évidents de la détérioration extérieure (figure 4b) sur les mortiers conservés dans la solution de sulfate (5%MgSO4), avec l’apparition d’une couche blanchâtre (gypse) sur les parois extérieures, due à la réaction entre la solution de sulfate et la portlandite, ainsi que des dégradations au niveau des coins, comparés aux éprouvettes conservées dans la solution d'eau distillée (figure 4a).
ANALYSE VISUELLE1
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'14Figure 5: Variation de masse des mortiers conservées pendant 270 jours a) dans l’eau
distillée. b) dans la solution sulfatique (5%MgSO4).
La solution de sulfate de magnésium conduit à un gain de la masse plus important que celui de l’eau distillée, ce gain de masse est attribué aux remplissages des pores par des produits expansifs tel que le gypse, l’ettringite et la brucite suite à la réaction entre les ions sulfates de la solution et la portlandite.
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2. Propriétés mécaniques : Résistance à la compression :
L’évolution de la résistance pour les spécimens conservés dans l’eau distillée (figure 6a) est attribuée à la progression de la formation d’hydrates. Le mortier témoin présente des résistances supérieures a celles des mortiers pouzzolaniques, la chute de ces derniers est justifiée par l’augmentation du rapport E/C due à une demande en eau accrue par l’ajout. Ceci est en accord avec les résultats menés par [Siad, 2010].
Figure 6: Évolution de la résistance à la compression des mortiers conservés pendant 270 jours a) dans l’eau distillée. b) dans la solution sulfatique (5%MgSO4).
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Une augmentation de la résistance, avant sa chute, est enregistrée à un certain âge de conservation dans la solution de sulfate (figure 5b) (5% MgSO4). L’augmentation de la résistance est justifiée par la formation des produits expansifs tels que le gypse, l’ettringite et la brucite. La perte de la résistance est la conséquence de la microfissuration engendrée par ces produits expansifs à long terme [Chihaoui et al., 2009].
La chute de la résistance des mortiers pouzzolaniques est due à la pauvreté en portlandite, vu que l’effet de la portlandite est bénéfique dans les agressions de sulfate de magnésium [Lee et al.,2005] et [Ganjian et al.,2005]. Ce qui permet de conclure que la pouzzolane naturelle est néfaste face aux attaques des sulfates de magnésium.
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Résistance à la Flexion :
Figure 7: Évolution de la résistance à la flexion des mortiers conservés pendant 270 jours a) dans l’eau distillée. b) dans la solution sulfatique (5%MgSO4).
La résistance à la flexion du mortier témoin immergé dans l’eau distillée demeure la plus grande par rapport à celles des mortiers à base de pouzzolane naturelle (figure 7a). L’amélioration à long terme des résistances à la flexion des mortiers, contenant la pouzzolane naturelle par rapport à celles mortiers témoins, peut être due à un affinement du squelette granulaire, suite à l’incorporation de la pouzzolane naturelle et aussi à l’activité de la consommation de la chaux par la pouzzolane naturelle donnant une quantité plus importante de C-S-H dans la matrice.
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L’amélioration de la résistance à la flexion des mortiers dans le milieu sulfatique (figure 7b) est due aux remplissages des pores par les produits formés lors de la réaction entre les hydrates du ciment et la solution de sulfate de magnésium (gypse, brucite et ettringite). Ces résultats confirment ceux trouvés par [Çavdar et al., 2010].
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CONCLUSION
L’intérêt majeur qui a été à l’origine de cette étude, est l’évaluation de durabilité des mortiers pouzzolaniques vis-à-vis de l’agression du sulfate de magnésium. Les résultats expérimentaux obtenus ont montré que :
Le milieu sulfatique affecte négativement les propriétés des matériaux cimentaires suite à la formation des produits expansifs, tels que le gypse, l’ettringite et la brucite.
La pouzzolane naturelle a un effet néfaste face aux attaques par les sulfates de magnésium.
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MERCI POUR VOTRE ATTENTION
