CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA REACTION ALCALIS-SILICE DANS LES BETONS PDF Download
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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
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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 but de ce travail est de développer un béton fluide résistant au feu renforcé en fibres de polypropylène pour les colis de stockage des déchets radioactifs de moyenne activité à vie longue. Le défi de ce travail consiste à utilizer des fibres de polypropylène qui, même ajoutées en petite quantité, améliorent la résistance au feu mais diminuent de manière significative la maniabilité des bétons frais. Des essais à l'échelle du laboratoire sont effectués afin d'évaluer les comportements rhéologique et à haute température des matériaux cimentaires contenant des fibres de polypropylène. Dans la première partie, une étude du comportement rhéologique des matériaux cimentaires avec des fibres de polypropylène a été réalisée. Le but de cette étude est d'étudier l'influence de ces fibres sur le seuil d'écoulement des pâtes de ciment et des mortiers. Un modèle qui permet d'évaluer la quantité de pâte supplémentaire nécessaire pour compenser l'effet des fibres de polypropylène en fonction de la fluidité du béton frais a été développé.Ensuite, une étude expérimentale et numérique sur le comportement des matériaux cimentaires avec des fibres de polypropylène à haute température a été réalisée afin d'optimiser le choix des fibres pour améliorer la stabilité thermique d'un matériau cimentaire. Des essais de perméabilité résiduelle radiale et des essais feu sur les trois matériaux avec squelettes granulaires différents contenant des fibres de polypropylène de différentes géométries et dosages ont été réalisés dans un but de sélectionner une géométrie et un dosage optimal des fibres. Puis, des simulations thermomécaniques ont été développées à l'échelle macroscopique et mésoscopique. Le choix du diamètre, de la longueur et du dosage des fibres a été fait en fonction de la taille maximale des granulats.Finalement, une méthode de formulation du béton autoplaçant avec des fibres de polypropylène optimisé à la fois du point de vue de la rhéologie et de la résistance au feu a été présentée. Avec cette méthode, la conformité aux critères imposés sur les propriétés à l'état frais et à l'état durci du béton est vérifiée. Des éprouvettes de bétons sont testées sous chargement mécanique uniaxial et, en fonction des résultats, les formulations finales sont sélectionnées pour les futurs essais feu à l'échelle plus importante.
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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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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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Cette étude porte sur le développement d'une méthode de mesure des contraintes générées par les réactions alcalis-granulats et de son application à des barres de mortier et des prismes de béton fabriqués avec deux types de granulats réactifs aux alcalis et un granulat considéré comme non réactif aux alcalis. Une cure accélérée à 80C dans une solution de NaOH 1N a été utilisée afin d'augmenter les taux de réaction à l'intérieur des échantillons.
Author: Kefei Li Publisher: LCPC ISBN: 9782720803611 Category : Concrete Languages : fr Pages : 202
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Face à la demande réelle d'une maintenance des ouvrages d'art en béton affectés par la réaction d'alcali-silice, ces travaux de thèse présentent, d'une part, une modélisation mécanique du gonflement du matériau induit par la formation des produits de réaction alcali-silice et, d'autre part, une méthode d'expertise des structures réellement touchées. La modélisation du comportement du matériau nécessite de préciser deux aspects fondamentaux : la cinétique de formation des produits et la réponse mécanique à cette formation interne. Issus de la thermodynamique du béton en tant que système chimico-mécanique, l'avancement chimique de réaction et la réponse mécanique se trouvent dans la même description. Sur le plan chimique, l'expansion des produits de réaction - que nous désignerons sous le terme " gel " - est d'abord représentée par l'avancement de la réaction de formation d'un gel simple, et puis divisée en deux sous-processus : la formation du gel et son vieillissement en fonction des conditions hydriques. Quant à la réponse mécanique du matériau, le béton est premièrement supposé élastique et puis élastoplastique. Les deux aspects - chimiques et mécaniques - étant traités, on aborde alors l'expertise numérique des structures affectées, dans le contexte du traitement des ouvrages d'art concernés dont proviennent les données nécessaires à l'analyse. En traitant ces données au niveau d'une structure ainsi qu'au niveau d'une carotte extraite, le calibrage des modèles chimico-mécaniques est formulé sous la forme d'un problème inverse, qui est scindé en deux sous-problèmes vis-à-vis des données analysées. Le calibrage est achevé par la proposition d'un algorithme et de son critère de convergence. Une méthode numérique d'expertise est ainsi disponible, représentant une partie essentielle de la méthodologie globale de traitement des structures. Cette méthode est appliquée à des cas réels d'ouvrages affectés : un pylône en béton armé d'un pont suspendu en France et une pile en béton armé d'un pont métallique en Afrique équatoriale.
Author: DOMINIQUE.. GIREAUD
Author: DOMINIQUE.. GIREAUD
Author: Catherine Larive
Author: Fariza Sultangaliyeva
Author: VALERIE.. MICHAUD
Author: Fabio Armando Naranjo Salazar
Author: 
Author: Frédéric Béland
Author: Dennis Burns
Author: Kefei Li
Author: Alexandre Rodrigue