Soutenance mémoire
LES FILLERS CALCAIRES
HYDRATATION DES MATERIAUX CIMENTAIRES
Le ciment Portland est composé de quatre phases principales : le silicate tricalcique (C3S,alite), le silicate bicalcique (C2S), l’aluminate tricalcique (C3A) et le ferro-aluminate tétracalcique (C4AF).
L’hydratation correspond à une suite de réactions chimiques entre les différents composants de clinker, le gypse et l’eau. On peut voir que les silicates de calcium représentent à peu près deux tiers de la composition du ciment .Ces produit réagissent avec l’eau et forment le produit principale d’hydratation, appelé calcium silicate hydraté C-S-H, et l’hydroxyde de calcium, CH appelé portlandite (Govin 2004 et Ghazali 2008).
L’hydratation de l’alite (C3S) et de la bélite (C2S) fournit une grande partie de la résistance développée dans la pâte du ciment. Le C-S-H et le CH occupent respectivement environ 50 à 60% et 20 à 25% du volume total des hydrates. Le C-S-H est un gel amorphe qui contient des pores, appelés pores de gel, dont le diamètre est de l’ordre de quelques nanomètres.
Par conséquent, le C-S-H est responsable de la plupart des propriétés de la pâte de ciment durcie, comme la résistance, la perméabilité, les variations de volume, etc.
Retrait chimique
L’hydratation de la pâte de ciment ne se produit pas à volume constant: le différentiel négatif entre le volume absolu des produits de l’hydratation et la somme des volumes des hydrates formés engendre une déformation de la matrice cimentaire. Ce phénomène a été observé par Le Chatelier d’où le nom de « Contraction Le Chatelier ». Cette diminution du volume absolu peut atteindre 10% du volume initial à hydratation complète. La contraction Le Chatelier appelée encore retrait chimique, a pour conséquence une contraction globale du matériau connu sous le nom du retrait externe ou retrait endogène (JAOUADI, 2008).
L’amplitude de la contraction chimique dépend uniquement de la nature du ciment et de la vitesse d’hydratation (fonction par exemple de la température). Le retrait chimique influe sur le retrait endogène.
Retrait plastique
Le retrait plastique est défini, de manière classique, comme la contraction du béton en phase plastique ultérieure au séchage. Il se développe lors que la quantité d’eau évaporée à la surface est supérieure à la quantité d’eau de ressuage (WITTMANN, 1976 cité par BOUCHENEB, 2011). En effet, certaines études sur les bétons à hautes performances font état de fissuration possible avant la fin de prise, malgré toute protection contre l’évaporation (AITCIN et col, 1998). Cette fissuration est aussi la conséquence du retrait endogène, de grande amplitude chez les bétons de rapport E/C inférieur à 0,4. Il reste à définir la « phase plastique ». C’est la période s’écoulant entre la fabrication et le début de prise, période pendant laquelle le béton ne présente pas de cohésion. Mais, comme le début de prise est difficile à mesurer pour un béton, les mesures de retrait plastique disponibles dans la littérature englobent très souvent la contraction totale pendant la prise.
Mécanismes du retrait de carbonatation
Comme on l’a de déjà vu la carbonatation de Ca(OH) 2 entraine une augmentation de volume des solides de 12% à 19% selon que le produit de la réaction est de la calcite ou de vaterite. Il parait donc à première vue curieux que cette réaction entraine un retrait et non un gonflement. Pourtant toutes les expériences mettent en évidence un retrait. Afin d’expliquer cette apparente contradiction, diverses explications ont été avancées. On a d’abord attribué le retrait de carbonatation à la perte d’eau provoquée par la réaction. On a observé que la quantité d’eau libérée par cette réaction était accompagnée d’un retrait qui est du même ordre de grandeur que celui que provoque le départ d’une même quantité d’eau, sans carbonatation. Cette explication est toutefois peu satisfaisante, car elle n’explique pas comment le départ de l’eau provoque du retrait. De plus, on trouve de façon générale qu’un corps poreux solide subit ou ne subit pas de retrait lorsqu’il perd de l’eau. Si la perte d’eau est accompagnée d’un retrait, alors invariablement le corps a une humidité interne plus faible qu’avant cette perte, et réciproquement. Le retrait de carbonatation n’est par contre pas accompagné d’une diminution d’humidité interne, ce qui montre que le retrait de carbonatation est lié à d’autres mécanismes.
Cette constatation a conduit (POWERS 1962, cité par Houst 1993) à émettre une hypothèse sur le retrait de carbonatation. Selon cet auteur, le retrait de carbonatation est dû à la dissolution des cristaux d’hydroxyde de calcium alors que ceux-ci sont soumis à une contrainte de compression.
Influence du volume de pate sur le comportement du béton vis-à-vis du retrait
La pâte est formé essentiellement par le ciment ; les additions ; l’eau. En effet, une quantité élevée de la pâte surtout pour les BAP les rend susceptibles d’être plus déformables que les bétons vibrés. En mode endogène les BAP présentent un retrait endogène à 28 jours similaire à celui des bétons vibrés. Au-delà d’un an, le retrait endogène des BAP se révèle être légèrement supérieur à celui des bétons vibrés (de l’ordre de +20 à +70%), qui peut s’expliquer par la quantité de pate élevée (ASSIÉ, 2004).
Et puisque les granulats ne connaissent pas de retrait, il devient une fonction croissante du volume de pâte car ce dernier reste un paramètre majeur qui contrôle le retrait du béton ainsi l’influence devient encore plus significative lorsqu’un courant d’air est appliquée à la surface des échantillons (LOUKILI, 2011).
Influence du ciment sur le retrait
Le ciment est un des composants essentiels du béton. Agissant comme une colle, il permet d’agréger les différents constituants du béton. C’est un liant hydraulique qui fait prise par hydratation, c’est-à-dire au contact de l’eau, vu que ce dernier joue un rôle déterminant dans la fabrication des mortiers et des bétons à base de liants hydrauliques. D’un côté, Le ciment utilisé Peut influer sur l’évolution du retrait endogène par sa granulométrie et sa composition minéralogique. D’un point de vue morphologique, un ciment plus fin développera un retrait endogène plus important et ceci au jeune âge.
Par ailleurs, des chercheures ont trouvé que ce sont les teneurs en C3A, et à un degré moindre, l’aluminoferrite qui conditionne en grande partie l’amplitude du retrait endogène, l’hydratation de ces phases est en effet à l’origine d’une diminution importante de volume absolu, (MOUNANGA, 2003), (TAZAWA et col, 1995).
Cependant, JENSEN (2000) a obtenu des résultats différents sur l’influence du C3A, il a observé une diminution des déformations endogènes lorsque du C3A pur était ajouté au ciment. Ces divergences de résultats montrent qu’il n’existe pas encore aujourd’hui d’explication claire de l’effet minéralogique du ciment sur l’allure des courbes de retrait. (Mounanga, 2003).
|
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 : Retrait Des Matériaux Cimentaires
1. HYDRATATION DES MATERIAUX CIMENTAIRES
2. LE RETRAIT
2.1. Définition
2.2. Diffèrent types de retrait
2.2.1. Retrait chimique
2.2.2. Retrait plastique
2.2.3. Retrait endogène
2.2.4. Retrait de dessiccation (séchage)
2.2.5. Retrait thermique
2.2.6. Le retrait de carbonatation
3. LES TECHNIQUES DE MESURE DU RETRAIT..
3.1. Déformations endogènes à l’état frais (0-24 heures)
3.2. A l’état durci (au-delà de 24 heures)
CHAPITRE 2 : Paramètres Influents Sur Le Retrait Des Bétons
« Paramètres d’influence internes »
1. Influence du Rapport E/C
2. Influence du volume de pate sur le comportement du béton vis-à-vis du retrait
3. Influence du ciment sur le retrait
4. Influence des additions minérales sur le retrait
4.1. L’influence de la fumée de silice sur le retrait
4.2. L’influence de la cendre volante sur le retrait
4.3. L’influence de la pouzzolane sur le retrait
4.4. L’influence du Laitier sur le retrait
4.5. L’influence des fillers calcaires sur le retrait
5. Influence des Granulats sur le retrait
6. Influence des adjuvants sur le retrait
« Paramètres d’influence externes »
7. L’influence de la température sur le retrait
8. L’influence de L’Humidité sur le retrait
9. Bilan
CHAPITRE 3 : Caractérisation Des Matériaux
1. LES GRANULATS
1.1. Le gravier
1.2. Le sable
1.3. Analyse granulométrique
2. LE CIMENT
3. LES FILLERS CALCAIRES
4. LA POUZZOLANE
5. EAU DE GACHAGE
6. LES ADJUVANTS
6.1. Essai au cône de Marsh
6.2. Essai au mini cône
SUPERIOR RM 34
GLENIUM 26
GRANITEX « MEDAFLOW 30 »
TEK–SUPERFLOW 2000 R
CHAPITRE 4 : Etude Expérimentale
1. Formulation
1.1. Méthode de formulation chinoise
1.1.1. ETAPE 1
1.1.2. ETAPE 2
1.1.3. ETAPE 3 : Détermination du rapport E/F et E/P
1.1.4. ETAPE 4 : Dosage de saturation
Dosage de saturation pour une pâte de ciment
Dosage de saturation pour une pâte des fillers calcaires
1.1.5. ETAPE 5
o Dosage en fillers calcaires
o Dosage en pouzzolane
1.1.6. Etape 6 : Dosage en eau.
1.2. Méthode de formulation des Bétons ordinaire
2. Confection des Eprouvettes prismatiques
3. ETUDE DES DEFORMATIONS INSTANTANEES (retrait)
3.1. Procédure expérimentale
3.2. Perte de masse
3.3. Résistance à la Compression
4. RESULTATS ET INTERPRETATIONS
4.1. Retrait des Bétons Auto-plaçant
4.1.1. Influence des fillers calcaires
4.1.2. L’influence de pouzzolane
4.2. Etude du retrait des bétons ordinaires
4.3. Perte de masse
4.4. Résistance a la compression
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGHRAPHIQUES
Télécharger le rapport complet
