Évaluation de l'efficacité d'un nouvel ajout cimentaire alternatif (aluminosilicate) pour contrecarrer la réaction alcalis-silice dans le béton PDF Download
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La réaction alcali-silice (RAS) reste un problème majeur de durabilité du béton. Plusieurs chercheurs ont étudié l'utilisation d’ajouts cimentaires (AC) et de certains résidus industriels comme mesure fiable pour contrôler l'expansion associable à la RAS dans le béton. Les ajouts cimentaires ont également été utilisés comme outil pour réduire l'impact environnemental de la production du ciment. À cette fin, des granulats réactifs ont été sélectionnés et combinés à différentes proportions de résidus d'aluminosilicate (SiAl) produits lors d’un processus industriel visant l'extraction du lithium dans un cadre d’exploitation minière. Des éprouvettes de barres de mortier (AMBT) et de prismes miniatures du béton (MCPT) ont été préparées avec différentes proportions de SiAl (10%, 15%, 20%, 25%, 30% et 40% de remplacement massique du ciment – systèmes binaires), de même qu’en combinant des proportions de SiAl avec des ajouts cimentaires conventionnels comme des cendres volantes (CV), du laitier de haut fourneau (LHF) et de la fumée de silice (FS) dans des mélanges ternaires, et ce afin d’évaluer l'expansion de la RAS conformément aux essais accélérés CSA A23.2-25A/28A et AASHTO T 380-19. Les résultats d’essais réalisés sur éprouvettes de béton (essai MCPT) ont montré une diminution de 82 à 89% de l'expansion aux échéances critiques pour les spécimens incorporant 15 à 25% de SiAl (systèmes binaires incorporant les granulats réactifs Spratt et Sudbury). Dans les mélanges ternaires, la tendance bénéfique était similaire et, par exemple, l'incorporation d'un pourcentage de 10%SiAl+10CV à 10%SiAl+15%CV a réduit l'expansion de 83% et 91%, respectivement, par rapport au mélange de référence composé de ciment Portland seulement (mélanges incorporant le calcaire Spratt). Ces niveaux de réduction de l’expansion par rapport à celle obtenue pour les éprouvettes de référence permettent dans bon nombre de cas de rencontrer les limites d’acceptation pour les formulations (ternaires) efficaces contre la RAS, mais pas toujours. Les éprouvettes incorporant au moins de 20% de l'aluminosilicate (SiAl) à l’étude ont permis d’atténuer l'expansion de la RAS causée par l'utilisation de granulats réactifs (Spratt et Sudbury). Pour corréler les résultats obtenus lors des essais accélérés, ceux-ci ont été comparés à des essais réalisés sur des blocs de béton fabriqués avec la même proportion d’AC et exposés à des conditions naturelles pendant 20 ans.
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La réaction alcali-silice (RAS) reste un problème majeur de durabilité du béton. Plusieurs chercheurs ont étudié l'utilisation d’ajouts cimentaires (AC) et de certains résidus industriels comme mesure fiable pour contrôler l'expansion associable à la RAS dans le béton. Les ajouts cimentaires ont également été utilisés comme outil pour réduire l'impact environnemental de la production du ciment. À cette fin, des granulats réactifs ont été sélectionnés et combinés à différentes proportions de résidus d'aluminosilicate (SiAl) produits lors d’un processus industriel visant l'extraction du lithium dans un cadre d’exploitation minière. Des éprouvettes de barres de mortier (AMBT) et de prismes miniatures du béton (MCPT) ont été préparées avec différentes proportions de SiAl (10%, 15%, 20%, 25%, 30% et 40% de remplacement massique du ciment – systèmes binaires), de même qu’en combinant des proportions de SiAl avec des ajouts cimentaires conventionnels comme des cendres volantes (CV), du laitier de haut fourneau (LHF) et de la fumée de silice (FS) dans des mélanges ternaires, et ce afin d’évaluer l'expansion de la RAS conformément aux essais accélérés CSA A23.2-25A/28A et AASHTO T 380-19. Les résultats d’essais réalisés sur éprouvettes de béton (essai MCPT) ont montré une diminution de 82 à 89% de l'expansion aux échéances critiques pour les spécimens incorporant 15 à 25% de SiAl (systèmes binaires incorporant les granulats réactifs Spratt et Sudbury). Dans les mélanges ternaires, la tendance bénéfique était similaire et, par exemple, l'incorporation d'un pourcentage de 10%SiAl+10CV à 10%SiAl+15%CV a réduit l'expansion de 83% et 91%, respectivement, par rapport au mélange de référence composé de ciment Portland seulement (mélanges incorporant le calcaire Spratt). Ces niveaux de réduction de l’expansion par rapport à celle obtenue pour les éprouvettes de référence permettent dans bon nombre de cas de rencontrer les limites d’acceptation pour les formulations (ternaires) efficaces contre la RAS, mais pas toujours. Les éprouvettes incorporant au moins de 20% de l'aluminosilicate (SiAl) à l’étude ont permis d’atténuer l'expansion de la RAS causée par l'utilisation de granulats réactifs (Spratt et Sudbury). Pour corréler les résultats obtenus lors des essais accélérés, ceux-ci ont été comparés à des essais réalisés sur des blocs de béton fabriqués avec la même proportion d’AC et exposés à des conditions naturelles pendant 20 ans.
Author: Charles Lafrenière Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 225
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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.
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ETUDE DE LA MISE AU POINT D'UN ESSAI DE CLASSIFICATION DES GRANULATS FONDE SUR LA THERMODYNAMIQUE DES PROCESSUS IRREVERSIBLES LINEAIRE ET DU DEVELOPPEMENT DE LA REACTION ALCALI-SILICE DANS DES MORTIERS COMPOSES DE DIVERS COUPLES CIMENT-GRANULATS. RAPPEL DES CONNAISSANCES SUR L REACTION ALCALI-GRANULATS, DEFINITION DES MATERIAUX DE L'ETUDE: SABLES ET CIMENTS. ESSAI DE CLASSIFICATION DES SABLES PAR LA THERMODYNAMIQUE DES PROCESSUS IRREVERSIBLES, CE QUI PERMET D'ATTRIBUER A CHAQUE MINERAL UNE CONSTANTE CINETIQUE SPECIFIQUE DE DISSOLUTION K::(0) ET D'ETABLIR LA COMPARAISON DE LA REPONSE SPECIFIQUE A LA DISSOLUTION DES CONSTITUANTS DES GRANULATS. EN MILIEU ACIDE, CETTE CLASSIFICATION SUIT L'ECHELLE QUALITATIVE DE SENSIBILITE DES MINERAUX VIS A VIS DE L'ALTERATION NATURELLE. EN MILIEU FORTEMENT BASIQUE VOISIN DE CELUI DES BETONS, ON NE PEUT OBTENIR DE CLASSIFICATION (L'ESSAI N'EST PAS ADAPTE AU PROBLEME DE LA REACTION ALCALI-SILICE). PROGRAMME DE RECHERCHE SUR MORTIER NORMALISE COMPRENANT TOUS LES ESSAIS ET OBSERVATIONS SUSCEPTIBLES DE METTRE EN EVIDENCE UNE REACTION ALCALI-SILICE (CONDITIONS OPERATOIRES DEFINIES). CETTE ETUDE CONFIRME L'INFLUENCE CONJUGUEE DE QUATRE FACTEURS PRINCIPAUX FAVORISANT LE DEVELOPPEMENT DE CETTE REACTION ET A CONDUIT AUX CHOIX DES CONSTITUANTS DU BETON DE FACON A RALENTIR VOIR SUPPRIMER CETTE REACTION. LA SUBSTITUTION DE CENDRES VOLANTES ET DE POUZZOLANES NATURELLES N'INHIBE PAS LA REACTION ALCALI-SILICE SI LES GRANULATS SONT REACTIFS
Author: Catherine Larive Publisher: ISBN: 9782720826603 Category : Alkali-aggregate reactions Languages : en Pages : 305
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CE TRAVAIL ALLIE UNE APPROCHE THEORIQUE, BASEE SUR LA MECANIQUE DES MILIEUX POREUX CONTINUS, A UNE APPROCHE EXPERIMENTALE IMPORTANTE, AFIN DE MIEUX COMPRENDRE L'ALCALI-REACTION. L'INTERET DE LA MODELISATION SE MANIFESTE DES LA CONCEPTION DU PROGRAMME D'ESSAIS, EN ORIENTANT LE CHOIX DES PRINCIPAUX PARAMETRES - APPORTS D'EAU, TEMPERATURE ET CONTRAINTE - ET EN INDUISANT UNE METHODOLOGIE D'ETUDE QUI ETABLIT UN PARALLELE ENTRE LES EFFETS MACROSCOPIQUES ET LES CAUSES MICROSCOPIQUES DE L'ALCALI-REACTION. LE VOLET EXPERIMENTAL A PORTE SUR LES DEFORMATIONS, FISSURATION, VARIATIONS DE POIDS ET CARACTERISTIQUES MECANIQUES DE SIX CENTS EPROUVETTES EN GONFLEMENT LIBRE OU SOUS CONTRAINTE UNIAXIALE. PARALLELEMENT, L'EVOLUTION DE LA MICROSTRUCTURE DU MATERIAU A ETE ETUDIEE PAR DIFFERENTES TECHNIQUES : MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE, VISUALISATION DES PRODUITS DE REACTION PAR FLUORESCENCE DES IONS URANYLE, CALCULS MINERALOGIQUES. LES PRINCIPAUX RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT : _ L'ABSENCE DE COUPLAGE ENTRE L'ETAT DE CONTRAINTE ET LES PROCESSUS PHYSICO-CHIMIQUES CONSTITUANT L'ALCALI-REACTION, _ LA QUANTIFICATION DE L'HETEROGENEITE INTRINSEQUE ET DE L'EVOLUTION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES, _ L'EXPLICATION DE L'ORIGINE DE L'ANISOTROPIE DU GONFLEMENT LIBRE ET DE LA FORME SIGMOIDALE DES COURBES DE GONFLEMENT, _ LE CARACTERE SECONDAIRE DES PHENOMENES DE NATURE OSMOTIQUE, A L'ECHELLE MACROSCOPIQUE, _ LE ROLE PREPONDERANT DE LA QUANTITE D'EAU DISPONIBLE AU MOMENT DE LA FORMATION DES PRODUITS DE REACTION, ET DES PHENOMENES DE TRANSPORT, A LA FOIS SUR L'AMPLITUDE ET LA CINETIQUE DES DEFORMATIONS, _ L'EXISTENCE D'UN SEUIL DE DESSICCATION SOUS LEQUEL L'ALCALI-REACTION EST BLOQUEE, _ L'EXISTENCE D'UNE PERIODE DE LATENCE DURANT LAQUELLE LES DEFORMATIONS SONT LENTES ET DONT LA DUREE DEPEND FORTEMENT DE LA TEMPERATURE. CES RESULTATS ONT PERMIS D'IDENTIFIER LES PARAMETRES D'UNE LOI DE COMPORTEMENT DECRIVANT L'EVOLUTION D'UNE EPROUVETTE EN GONFLEMENT LIBRE.
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LE PHENOMENE DE REACTION ALCALI-GRANULAT, QUI SE PRODUIT DANS LES BETONS HYDRAULIQUES, RESULTE D'UNE INTERACTION CHIMIQUE ENTRE LA SOLUTION INTERSTITIELLE BASIQUE ET LES GRANULATS SILICEUX AMORPHES. IL CONDUIT PARFOIS A LA MANIFESTATION DE TRES FORTES PRESSIONS DE GONFLEMENT A L'INTERFACE CIMENT-GRANULAT PROVOQUANT DES DOMMAGES CONSIDERABLES DANS LES STRUCTURES DE GENIE CIVIL. L'OBJET DE CETTE THESE A ETE D'ECLAIRER LE MECANISME DE L'ALCALI-REACTION EN SOUMETTANT DEUX SOLIDES AMORPHES (OPALE NATURELLE ET VERRE DE SILICE) A UNE ATTAQUE ALCALINE, A 38C ET PENDANT PLUSIEURS SEMAINES DANS DIFFERENTES BASES OU SOLUTIONS INTERSTITIELLES RECONSTITUEES. L'ANALYSE CINETIQUE DE L'EVOLUTION PONDERALE DES DEUX SOLIDES AMORPHES D'UNE PART, ET DE L'EVOLUTION DES CONCENTRATIONS DU SILICIUM ET DES ALCALINS EN SOLUTION D'AUTRE PART, A PERMIS DE SUIVRE LA REACTIVITE PROPRE DES DEUX SOLIDES CONCERNES ET DE PROPOSER LE VERRE DE SILICE COMME MATERIAU REACTIF DE REFERENCE POUR TOUTE INVESTIGATION SUR L'ALCALI-REACTION. L'ANALYSE MICROSTRUCTURALE (PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE ET SPECTROSCOPIE INFRAROUGE) A CONDUIT A DES OBSERVATIONS QUE L'ON PEUT RELIER AU MODE DE DISSOLUTION. IL RESULTE DE CETTE RECHERCHE UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES MECANISMES DE DISSOLUTION DES COMPOSES SILICEUX AMORPHES DANS DES MILIEUX BASIQUES PROCHE DE CELUI CONSTITUANT LA SOLUTION INTERSTITIELLE D'UN CIMENT ET LA PROPOSITION D'UN TEST SIMPLE DE REACTIVITE DES GRANULATS
Author: Annie Pedneault Publisher: National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada ISBN: 9780612142732 Category : Languages : fr Pages : 264
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L'ALCALI-REACTION EST UNE REACTION PATHOGENE DU BETON. ELLE ENTRAINE SA FISSURATION ET LA FORMATION D'UN PRODUIT DE REACTION LOCALISE DANS LES FISSURES. ELLE RESULTE D'UNE INTERACTION ENTRE LA SILICE REACTIVE CONTENUE DANS LES GRANULATS ET LES IONS HYDROXYDES DE LA SOLUTION INTERSTITIELLE DU BETON. CETTE INTERACTION A TROIS CONSEQUENCES: ? LA REACTION ENTRE LA SILICE REACTIVE ET LES IONS HYDROXYDES QUI CONDUIT A LA DISSOLUTION PARTIELLE DE LA SILICE ET A L'IONISATION DE LA SILICE RESIDUELLE, ? LA FORMATION DE PRODUITS CALCO-SILICO-ALCALINS A PARTIR DE LA SILICE DISSOUTE ET DES IONS CALCIUM DE LA PATE DE CIMENT, ? L'APPARITION DE CONTRAINTES SUFFISANTES POUR GENERER LA FISSURATION DES OUVRAGES. L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST D'ETUDIER LE ROLE DES IONS SULFATE DANS L'ALCALI-REACTION AVEC UN SOUCI DE COMPREHENSION DES PHENOMENES CHIMIQUES ET MECANIQUES IMPLIQUES DANS CETTE REACTION. UNE DEMARCHE SIMPLIFICATRICE A ETE ADOPTEE. ELLE CONSISTE A ETUDIER, EN PRESENCE D'IONS SULFATE, SEPAREMENT CHACUNE DES TROIS CONSEQUENCES DE L'INTERACTION ENTRE LA SILICE REACTIVE ET LES IONS HYDROXYDES. LES CONSTITUANTS DU BETON ONT ETE SIMULES PAR DES PHASES PURES. LES PRINCIPAUX RESULTATS SONT LES SUIVANTS: ? LA PRESENCE D'IONS SULFATE AUGMENTE LE DEGRE D'IONISATION DE LA SILICE RESIDUELLE ET DIMINUE LA CONCENTRATION DE SILICE DISSOUTE. CET EFFET EST COMMUN A L'ENSEMBLE DES ELECTROLYTES. ? LES PHASES SULFOALUMINATE DE CALCIUM HYDRATEES, PHASES SULFATEES MAJORITAIRES DE LA PATE DE CIMENT, NE SONT PAS STABLES EN PRESENCE D'IONS SILICATES. ELLES EVOLUENT VERS LA FORMATION DE PRODUITS CALCO-SILICO-ALUMINO-ALCALINS QUI N'INCORPORENT PAS D'ION SULFATE. LES IONS SULFATE N'ONT AUCUNE INFLUENCE SUR LES CARACTERISTIQUES DE CES PRODUITS. ? LA PRESENCE DE CALCIUM, DE SILICE REACTIVE, D'IONS ALCALINS ET HYDROXYDES EST SUFFISANTE POUR GENERER LA FISSURATION D'UN BETON. LES CONTRAINTES ASSOCIEES AUX DEUX PREMIERES CONSEQUENCES DE L'INTERACTION SILICE REACTIVE IONS HYDROXYDES ONT ETE MESUREES A PARTIR DE DISPOSITIFS ADAPTES CONCUS SPECIALEMENT
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Les travaux de cette thèse ont permis de quantifier la réactivité de granulats silex et calcaires siliceux grâce à des études en milieu réactionnel modèle. Le suivi d’éprouvettes de béton a montré que plus des bétons contiennent de granulats « riches » en silice réactive (supérieur à 5%) moins ils gonflent mettant ainsi en évidence l’apparition d’un effet pessimum. En revanche, dans le cas des matériaux « pauvres » en silice réactive (inférieur à 5%) la réduction de l’expansion ne s’observe plus. Il a été montré que, grâce à un processus de neutralisation non délétère pour le béton, les phases siliceuses réactives sont capables de fixer des alcalins sans être dégradées, au travers des silanols initiaux, jusqu’à un certain seuil. Ce seuil en alcalins est rarement dépassé dans le volume granulaire des bétons constitués de sable et de gravillons « riches » en silice réactive. L’augmentation de la température de cure de 38 à 60°C a permis l’observation d’une diminution de l’expansion et l’apparition d’un effet pessimum pour les bétons à base de granulats « pauvres » en silice réactive. Ce changement s’expliquerait par une compétition entre un mécanisme non délétère de neutralisation des alcalins (favorisé à 60°C) et le processus de dégradation de la silice consécutive à une forte concentration locale des alcalins (favorisé à 38°C). La compétition entre ces deux mécanismes est due à un écart de diffusion des alcalins à l’intérieur du réseau siliceux.
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Alcali-réaction est un phénomène qui peut amener la destruction d'un ouvrage, et qui se produit entre les granulats plus ou moins réactifs d'un béton et la solution interstitielle basique.Lle but de ce travail est de comprendre les mécanismes chimiques qui interviennent dans la dissolution de la silice, et de trouver une formulation de béton pour l'emploi de six variétés de fines de silice : elles diffèrent principalement par leur ordre de cristallinite ; d'une silice amorphe a un quartz, leur granulométrie est inferieure a 50 m (ordre de grandeur du cheveu). La première partie concerne l'étude de la dissolution des silices dans une solution sodo-potassique 0,7 n, avec ou sans ajout de 10% de chaux. dans la phase liquide, la silice est d'autant plus dissoute que son caractère amorphe est grand, l'effet pessimum, ainsi qu'une diminution de ph sont observes. En présence de chaux, la concentration en silice diminue fortement, quel que soit le type de silice. Dans la phase solide, il se forme un gel d'autant plus riche en silice que la silice est soluble, de plus le gel s'enrichit au cours du temps en ions alcalins, particulièrement k +. En présence de chaux, ce gel est de type CSH. La seconde partie concerne l'étude du comportement de ces silices lors de l'hydratation des principaux constituants d'un ciment portland. L’hydratation a été suivie par diffraction des rayons x, analyses thermiques, microscopie électronique et résonance magnétique nucléaire du 2 9 SI. Les résultats obtenus montrent que l'hydratation de C 3S est accélérée par la présence de silice soluble. L'hydratation de C 3a dope a 2 ou 4% en sodium conduit à la formation de gehlenite hydratee lorsque la silice est soluble, et c 3ah 6 lorsque la silice est peu ou pas soluble. Dans le système c 3s-c 3a-gypse-silice la formation tardive d'ettringite est observée et expliquée. Le système plus complexe ciment-silice est étudié ; des conseils pour l'utilisation de ces fines sont alors donnés en conclusion.
Author: Fabio Armando Naranjo Salazar
Author: Fabio Armando Naranjo Salazar
Author: Charles Lafrenière
Author: DOMINIQUE.. GIREAUD
Author: Catherine Larive
Author: LAURENCE.. CURTIL DRAMAIS![Développement de procédures d'essai et d'analyse pour l'évaluation du potential résiduel de réaction, d'expansion et de détérioration du béton affecté de réactivité alcalis-silice [microforme] PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/dyhDzQEACAAJ?fife=w80-h100)
Author: Annie Pedneault
Author: Frédéric Béland
Author: VALERIE.. MICHAUD
Author: Idriss Moundoungou
Author: Dominique Lucot