Durabilité des armatures dans des bétons bas carbone (bas clinker, laitier alcali-activé, ciment sursulfaté)

Durability of reinforcement in low-carbon concretes (low clinker, alkali-activated slag, supersulfated cement)

• Auteur / Autrice : Lola Doussang
• Direction : Martin Cyr, Gabriel Samson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 04/07/2023
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMDC - Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions de Toulouse - Laboratoire Matériaux et Durabilité des constructions / LMDC
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Baroghel-Bouny, Marijana Serdar, Fabrice Deby
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Arnaud Castel, Siham Kamali

Mots clés

Mots clés contrôlés

Corrosion

Analyse électrochimique

Béton

Matériaux -- Détérioration

Mots clés libres

Durabilité

Béton bas carbone

Mesures électrochimiques

Corrosion

Matériaux alcali-Activés

Ciment sursulfaté

Durability

Low-Carbon concretes

Electrochemical measurements

Corrosion

Alkali-Activated materials

Supersulfated cement

Résumé

De nos jours, le béton est largement utilisé à travers le monde dans le domaine de la construction car il est bon marché et facile d'utilisation. Cependant, le béton a un fort impact environnemental dû à la production de ciment Portland qui est responsable d'importantes émissions de dioxyde de carbone. Pour cette raison, de nouvelles technologies de béton ont été développées permettant de réduire fortement leur empreinte carbone tout en conservant des propriétés mécaniques comparables à celles du ciment Portland. Cependant, comme ces technologies sont nouvelles, peu d'informations sur leur durabilité sont disponibles. De plus, des méthodes de test fiables ont besoin d'être développées pour caractériser ces ciments alternatifs. Actuellement, ce manque d'information limite leur utilisation. En particulier des informations liées à la corrosion des armatures sont requises car il s'agit d'une des principales causes de rupture des structures en béton armé ordinaires. Cette étude se concentre sur la caractérisation de la durabilité de trois technologies de béton bas carbone : laitier alcali-activé, ciment sursulfaté et béton basse teneur en clinker. Une grande partie de ce travail sera dédiée à l'évaluation des risques de corrosion des armatures pour les 3 formulations de béton étudiées, exposées aux chlorures et à la carbonatation naturelle. L'objectif final est de prédire une durée de service ou un enrobage minimal pour contrôler le risque de corrosion de chaque formulation, en couplant les données expérimentales avec un modèle numérique.

Nowadays, concrete is largely used over the world in the construction field because it is low cost and easy to use. However, concrete has a strong environmental impact due to the production of Portland cement, responsible of huge carbon dioxide emissions. For this reason, new concrete technologies have been developed to achieve significant reductions in greenhouse emissions keeping mechanical properties comparable to those of Portland cement. However, as these technologies are new, little information on their durability are available. Moreover, reliable durability testing methods need to be developed to characterise these new alternative cements. Currently this lack of information limits their use. In particular information related to corrosion of reinforcing steel are required because it is the main cause for the failure of reinforced concrete structures made with ordinary concrete. This study focuses on the characterization of durability of three technologies of low carbon concretes: alkali-activated slag, supersulfated and low clinker concretes. Major part of the work will be dedicated to the evaluation of corrosion risk of the reinforcement for the three formulations of concrete studied, exposed to chloride or natural carbonation. The final objective is to predict a service life or minimal cover to control the corrosion risk for each formulation, by coupling experimental data with a numerical model.