Specification of cementitious materials exposed to external sulphate attack : Study of mechanisms and proposal of indicators
Qualification des matériaux cimentaires exposés à l’attaque sulfatique externe : étude des mécanismes et proposition d’indicateurs
Résumé
During external sulphate attack the mechanical properties and the chemical composition of a cementitious material are strongly affected by the penetration of sulphate in solution. The answer to this problem lies partly in the control of the composition of the cements. The ability of CEM I cements to form ettringite during external sulfate attack and therefore to be considered resistant, or not, to sulphates, can be evaluated by the formula of Sadran which considers the rates of C3A and C3S. We set up a characterization method to analyze the behavior of CEM I cements with different Sadran indexes. Two degradation mechanisms were observed, marked by either expansive phase precipitation or leaching. The monitoring and analysis method used on the CEM I cements has been applied to the study of CEM V blended cements in order to compare their behavior with that of sulphate resistant cements. A test including a thermal pre-conditioning was chosen and the results obtained were compared with those of the test previously developed at GeM. It has been shown that thermal pre-conditioning does not allow a significant acceleration of degradation. The adsorption of sulphates by C-S-H, as well as the loss of calcium, is the subject of the last part of this thesis, while opening up perspectives. The first results showed that sulphate fixation by C-S-H increases with the concentration of the sulphate solution.
L’attaque sulfatique externe est un processus de dégradation au cours duquel les propriétés mécaniques et la composition chimique d’un matériau cimentaire vont être fortement affectées par la pénétration de sulfates en solution. La réponse à ce problème repose en partie sur la maîtrise de la composition des ciments. A ce titre, la capacité d’un ciment CEM I à former de l’ettringite lors de l’ASE et donc, par extension, d’être considéré comme résistant ou pas face aux sulfates, peut être évaluée par la formule de Sadran qui prend en compte les taux du C3A et C3S. Nous avons mis en place une méthode de caractérisation pour analyser le comportement de ciments CEM I de différents indices de Sadran. L’analyse s’appuie sur une méthodologie permettant une caractérisation globale de la dégradation. La teneur en C3A plus que l’indice de Sadran détermine le type de dégradation d’un ciment. La méthode de suivi et d’analyse utilisée sur les CEM I a été appliquée pour l’étude de ciments composés CEM V afin de comparer leur comportement avec celui de ciments résistants aux sulfates. Un essai incluant un pré conditionnement thermique, pour l’accélération de la dégradation, a été choisi et les résultats obtenus ont été comparés à ceux de l’essai développé précédemment au GeM. Il a été démontré que le pré conditionnement thermique ne permet pas une accélération significative de la dégradation. De plus, le séchage mis en place modifie la microstructure des échantillons de mortiers CEM V ; il ralentit la progression des sulfates et donc allonge le temps de réponse. L’adsorption des sulfates par les C-S-H fait l’objet de la dernière partie de cette thèse, tout en ouvrant sur des perspectives.
Origine : Version validée par le jury (STAR)