Hydratation et expansion sous contrainte d'un ciment expansif

par Pierre Clastres

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Jean-Claude Cubaud et de Patrice Hamelin.

Soutenue en 1988

à Lyon, INSA , en partenariat avec LBS – Laboratoire des Bétons et Structures (Lyon, INSA) (laboratoire) .


  • Résumé

    La mise au point et l'utilisation de ciments expansifs a pour but, soit de limiter ou annuler le retrait en vue d'éviter une fissuration préjudiciable à l'esthétique et à la durabilité de la pâte, du mortier ou du béton, soit de créer au sein de ces matériaux des auto contraintes de compression susceptibles d'améliorer leurs performances mécaniques et durabilité. Les auto contraintes ne peuvent apparaître que dans le cas d'une expansion gênée par un confinement dû au coffrage, aux armatures. . . Le fonctionnement optimal d'un ciment expansif s'effectue en effet sous contrainte. L'hydratation de deux ciments expansifs industriels a été suivie jusqu'à 10 000 heures par diffraction X et analyse thermique différentielle, La nature,colloïdale ou cristalline,de l’ettringite, seul hydrate responsable de l'expansion,a ainsi pu être précisée. Il y a en effet une bonne corrélation entre l'évolution de l’expansion et les quantités d'ettringite formées. Il a été vérifié de plus que 1'introduction dans le ciment du sulfate de calcium sous forme d'anhydrite plutôt que de gypse a pour effet de réduire la formation d'ettringite et l'expansion au début de l'hydratation. L'application d'une contrainte extérieure à une éprouvette de pâte pure de ciment expansif ne modifie toutefois pas la quantité des hydrates formés. L'application d'une contrainte extérieure influe par contre sur les déformations et auto contraintes d'expansion. Afin de les mesurer,il a été mis au point et utilisé plusieurs dispositifs expérimentaux originaux. Aux résultats essentiels peuvent être déduits des mesures d'expansion sous contrainte radiale d'éprouvettes de pâte pure de ciment expansif conservées sous eau : - Pour un état de contrainte dans la pâte pure et un temps donnés, l'expansion volumique est constante quelle que soit la façon d' obtenir cet état de contrainte. - L'énergie développée par l’expansion sous contrainte de la pâte de ciment est fonction uniquement du temps d'hydratation du ciment expansif. Une application au béton armé expansif a été étudiée sur éprouvettes et poutrelles armées uni axialement. Deux modes de calcul ont été adaptés et utilisés afin d'obtenir les distributions des contraintes et des déformations dans l'acier et le béton. Une confrontation avec les résultats expérimentaux permet de tester ces deux modèles. Le calcul par éléments finis permet de modéliser l'influence du diamètre des armatures sur le taux et la distribution des auto contraintes dans le béton.

  • Titre traduit

    = Hydration and restrained expansion of an expansive cement


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    The hydration of two industrial expansive cements has been observed up to 10,000 hours by X-rays diffraction (XRO) and differential thermal analysis (OTA). The colloidal or crystalline morphology of the ettringite,the only one hydrate which causes expansion,is determined. A good correlation between the development of expansion and the amount of ettringite is effectively found. It is confirmed also that the anhydrite reduces, more than gypsum,the ettringite formation and its expansion at the start of hydration. In case of hydration in restraining conditions,the amount of hydrates,measured by OTA,does not change. On the other hand,the restraining conditions does change the strains and self-stresses of hardened expansive cement paste. In order to study the strains and stresses,in the case of water curing and radial restraining conditions, to experimental apparatus have been imagined and made. From many tests,two results are drawn: 1) For a given state of stresses in the paste and a given time,the volumic expansion is a constant,irrespective of the matter to obtain this stresses. 2) The energy arised from the restrained expansion is only conditioned by the hydration time of the expansive cement. The expansive cement concrete is studied on uniaxially restrained bars and small beams. The strain and stress distributions,in the concrete and in the steel, are calculated by two kinds of computation, and compared to the experimental results. With the calculation by a finite elements method,it is pointed out the action of steel diameter on the size and the distribution of the self-stresses in the concrete.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (212 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le juryJC Cubaud est déclaré directeur dans le folio administratif et P. Hamelin dans les remerciements
  • Annexes : Bibliogr. p.207-212

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(1015)

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Université de Lille. Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de Sciences Humaines et Sociales.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 1988ISAL0015
  • Bibliothèque : Université Paris-Est Créteil Val de Marne. Service commun de la documentation. Section multidisciplinaire.
  • PEB soumis à condition
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.