Compréhension des mécanismes d'hydratation des additions alternatives dans les bétons pour l'optimisation des formulations vis-à-vis des dégradations.

par Mehdi Mejdi

Projet de thèse en Structures et Matériaux

Sous la direction de Thierry Chaussadent.

Thèses en préparation à Paris Est en cotutelle avec l'Université de Sherbrooke , dans le cadre de École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec CPDM - Comportement physico-chimique et durabilité des matériaux (laboratoire) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Plusieurs types de sous-produits peuvent faire l'objet d'une valorisation dans le domaine de la construction. C'est dans cette perspective que s"inscrit ce projet de recherche qui vise à étudier les propriétés physico-chimique et l'hydratation des bétons avec des additions telles que la poudre de verre ou les boues calcinées issues de centrales d'épuration. Ces additions alternatives méritent d'être considérées pour, outre les aspects environnementaux, leur potentialité vis-à-vis de certaines dégradations du béton armé. L'utilisation de ces additions a déjà fait objet de plusieurs études prometteuses qui visent à exploiter au mieux les propriétés de ces matériaux qui semblent très compatibles au milieu cimentaire. Le grand intérêt du sujet est de pouvoir répondre à un besoin réel en valorisant les déchets locaux. Ce projet permettrait aussi une meilleure compréhension des phénomènes d'hydratation ainsi que la définition d'une méthodologie de valorisation qui pourrait être appliquée à d'autres sous-produits industriels. Le travail de recherche consiste d'une part à mieux cerner l'influence de ces additions alternatives sur les mécanismes d'hydratation des bétons. Cela sera initié par une étude bibliographique des formulations développées pour ensuite mettre au point un modèle d'hydratation qui facilitera de comprendre à la fois la formation des hydrates et celle du réseau poreux des bétons intégrant ces additions alternatives. D'autre part, l'analyse des propriétés mécaniques de ces bétons et de leurs propriétés de durabilité couplées à une approche multi- échelle permettront d'évaluer leur potentialité pour de nouvelles applications plus pertinentes en fonction des conditions environnementales. Ces bétons seront testés dans deux types d'environnements reconnus comme délétères pour évaluer leur utilisation dans un béton armé : l'un riche en chlorures, l'autre riche en dioxyde de carbone. Des analyses de cycle de vie pourraient aussi être intéressantes dans la mesure où elles interviendraient dans la définition des choix stratégiques en comparant les coûts environnementaux et financiers et ainsi déterminer des solutions pour la valorisation de ces matériaux.

  • Titre traduit

    The understanding of hydration mechanisms related to alternative additions in the concrete in order to optimise the formulations to overcome damages and deterioration.


  • Résumé

    Several types of by-products are exploited and valued in the construction field. In this context, this research aims to investigate the hydration and the physico-chemical characteristics of concrete with additions such as glass powder or charred sludge originated from wastewater treatment plants. These alternative additions deserve emphasis and consideration not only because of their environmental aspects but also for their potential to overcome some aspects of deterioration in reinforced concrete. The use of these alternative additions have already been the subject investigated by several researches concerned with the enhancement of the exploitation of these materials that seem compatible with the cementitous environment. The main underlying interest of this research is to meet current needs by valorising local waste. The research is also expected to enhance the understanding of the hydration phenomenon in addition to clarifying a valorisation methodology that could be applied to other industrial by-products. The research process aims to clearly determine the influence exercised by these alternative products on the concrete hydration mechanisms. This would be achieved by conducting a bibliographic review of the developed formulations in order to develop a hydration model that would facilitate the understanding of both the hydrates and the porous network formation in concrete that integrate these alternative additions. Moreover, the research process is also expected to analyse the mechanical characteristics of these concretes and their sustainability properties coupled with a multiple scaled approach that would allow the evaluation of their potential for more relevant applications depending on environmental conditions. These concretes will be tested in two distinct environment types known to be deleterious to evaluate their use in reinforced concrete: one chloride-rich and the other carbon dioxide rich. Conducting life cycles analysis could also be relevant from the perspective that it would help improve the strategic choices process by comparing environmental and financial costs in addition to determining solutions to valorise these materials.