Etude du phénomène d'expansion sulfatique dans les bétons : comportement des enrobes de déchets radioactifs sulfates

par Guanshu Li

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Anne-Marie Paillere-Corchon.

Soutenue en 1994

à Paris, ENPC .

mots clés

• Béton -- Essais
• Matériaux bitumineux

Résumé

Le présent rapport contribue a l'étude des mécanismes qui contrôlent l'expansion sulfatique, en vue d'une application sur le stockage des déchets radioactifs sulfates. Dans le système expansif sans alcalin constitue par un mélange de ciment alumineux et de gypse, c'est la formation de l'ettringite secondaire par apport d'eau externe qui conduit à l'expansion importante par effet stérique. Dans le système expansif avec alcalins constitue par un mélange de ciment alumineux et de sulfate de sodium, un nouveau minéral de type afm incorporant des sulfates et du sodium, baptise phase u, a été mis en évidence. Les conditions de formation, le produit de solubilité, les méthodes de synthèse et les distances interreticulaires ont été discutes. Le comportement des enrobes de déchets radioactifs sulfates en présence d'une source d'eau externe a été ensuite étudie. Nous avons retenu comme mécanismes expansifs possibles soit la formation de la phase u secondaire, soit la transformation de la phase u en ettringite, soit la transformation de la thenardite en mirabilite. La première hypothèse a été validée sur un système simplifie, la modélisation des enrobes par bilans massique et volumique permet de déterminer théoriquement la répartition massique des hydrates et l'expansion par formation de la phase u secondaire. Pour la deuxième hypothèse, l'analyse expérimentale des différents échantillons contenant la phase u et subissant la lixiviation permettent de supposer que l'expansion est provoquée par répulsion électrique entre les particules d'ettringite colloïdale, issue de la transformation de la phase u initiale et formée en présence de chaux. La troisième hypothèse n'a pas été validée. Le travail du présent rapport constitue une première étape importante et nécessaire pour évaluer la durabilité d'une structure du stockage de déchets radioactifs sulfates

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