Quantification de la réaction alcali-silice : application à un silex du Nord de la France

• Auteur / Autrice : David Bulteel
• Direction : Jean-Michel Siwak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Instrumentation et analyses avancées
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pétrologie

Réactions chimiques -- Mécanismes

Réactions alcalis-granulats

Résumé

La reaction alcali-silice est un processus de degradation interne des betons mettant en jeu les phases siliceuses du granulat, les alcalins de la solution interstitielle du beton et la portlandite. Le but de notre etude est de mieux comprendre le mecanisme reactionnel et de determiner des variables d'avancement qui soient specifiques a la reaction alcali-silice. Cette etude a ete effectuee sur un silex classe comme potentiellement reactif a effet de pessimum. Nous avons etudie la reaction a travers deux milieux reactionnels modeles representatifs du milieu reel qu'est le beton : l'un riche en alcalins et l'autre pauvre. Nous avons montre que l'etape ultime de la reaction alcali-silice est une dissolution des tetraedres de silicium q 4 de coordinence quatre. Cette dissolution est precedee par la coupure de liaisons siloxanes qui contribue a la formation dans le reseau solide de tetraedres de type q 3 de coordinence trois. Ces structures q 3 correspondent soit a des silanols soit sont ionisees par les ions hydroxyles puis neutralisees par les ions potassium et calcium. Grace a une modelisation du bilan matiere de la reaction nous avons pu determiner la fraction de silice dissoute, la fraction de q 3 de type silanols et la fraction de q 3 ionises a chaque instant. Au fur et a mesure que la reaction progresse la concentration en ions hydroxyles diminue et la formation des structures q 3 l'emporte sur la phase de dissolution. Cette accumulation de structure q 3 dans le reseau solide se traduit par reduction de la densite absolue du granulat. Toutefois, aucune fissuration interne des granulats n'a ete observee. L'etude cinetique a montre que la vitesse de dissolution est une fonction croissante de la concentration en ions hydroxyles.