Etude des processus de formation et des proprietes physico-chimiques des gels silico-calciques observes dans les betons

par JEROME LOMBARDI

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de PIERRE MASSARD et de Alain Perruchot.

Soutenue en 1998

à Paris 11 .

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  • Résumé

    Dans un beton, la solution interstitielle alcaline, toujours presente apres la prise, solubilise la silice des granulats qui reagit avec les ions calcium provenant de la portlandite ca(oh)#2 de la pate de ciment durcie, entrainant la precipitation de gels : cette pathologie chimique est appelee reaction alcalis-silice (ras). Ces gels se revelent etre a l'origine de desordres importants au sein des structures en beton atteintes par la ras. Afin de modeliser les effets mecaniques de la ras sur les betons, il est necessaire d'evaluer la cinetique microscopique de cette derniere. La contribution de la presente etude est axee sur la determination experimentale de la cinetique de la ras dans le cas d'un granulat purement siliceux. Dans un premier temps, la description de la ras a necessite la determination de la composition et des proprietes physico-chimiques des gels produits. L'etude comparee des gels produits de la ras dans les betons et de gels synthetiques types montre que ces deux familles de gels ont des rapports cao/sio#2 (c/s) groupes autour de valeurs caracteristiques dont le mode principal est c/s = 0,43. De plus, sous les memes conditions d'evolution, les gels naturels et synthetiques presentent les memes caracteristiques morphologiques et n'incorporent pas dans leurs structures les alcalins presents dans la solution interstitielle. Du fait de l'apparition d'une phase gel a l'interface mineral/solution, toute mesure cinetique directe de la ras est impossible. C'est pourquoi, dans un second temps, la cinetique de la ras a ete suivie par une methode indirecte utilisant les proprietes d'echange cationique du gel type forme. La ras a ete realisee en systeme clos par attaque alcaline d'une opale en presence d'un exces de portlandite et d'un cation echangeable, le strontium. Parallelement, une approche theorique de la ras fondee sur la tpi lineaire a ete developpee, cette derniere permettant de relier simplement l'aspect cinetique du processus global a l'irreversibilite thermodynamique qui en est le moteur. Il ressort de cette etude que la quantite de gel forme en fonction du temps correspond a une cinetique de la ras constante et tres rapide a 25 et 38c, dans les conditions experimentales choisies. Il y a un bon accord avec ce que prevoit l'approche thermodynamique utilisee. De plus, l'energie d'activation globale deduite de cette simulation in vitro est comparable a celle estimee a partir du gonflement engendre par le developpement in situ de la ras dans le cas d'un granulat reactif different. Cela plaide en faveur d'un seul et meme processus de la ras quel que soit le granulat concerne.


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  • Détails : 105 P.
  • Annexes : 77 REF.

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  • Bibliothèque : Institut des sciences de la Terre d'Orléans.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : I 03-1068
  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-013964
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