Détermination de l'énergie d'activation des bétons par voie calorimétrique et mécanique : développement d'un calorimètre isotherme pour béton

par Mickaël Broda

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Génie civil

Sous la direction de Bruno Duthoit.

Soutenue en 2002

à l'Artois .


  • Résumé

    Les propriétés mécaniques du béton évoluent au cours du temps. Ceci est la conséquence des réactions chimiques ayant lieu lors de l'hydratation du liant. Celle-ci étant globalement exothermique, le suivi de la chaleur dégagée permet de rendre compte de la cinétique de réaction. Les dispositifs adaptés au béton étant peu nombreux, nous avons développé un calorimètre isotherme acceptant des éprouvettes cylindriques normalisées 11x22 cm. Après avoir étalonné et validé le dispositif, la deuxième phase de notre travail consistait à étudier la cinétique de réaction et les paramètres influençant l'hydratation. Pour cela, cinq compositions de bétons et trois compositions de Mortiers de Béton Equivalent ont été retenues. La dernière phase de notre travail concerne l'introduction des mesures calorimétriques dans les études maturométriques. Les enjeux économiques liés à la prévision in situ de la résistance du béton au jeune âge sont importants. La maturométrie est une techniques permettant l'estimation de cette grandeur. Elle est basée sur les concepts de " maturité " et " d'âge équivalent ", et sur la loi d'Arrhénius qui introduit un paramètre, l'énergie d'activation apparente. Elle peut être déterminée par la méthode de " superposition " des courbes de résistance à la compression obtenues pour différentes températures. Cependant ce mode de détermination est fastidieux. Pour différentes compositions de béton et de MBE, représentatives de celles étudiées en maturométrie, nous avons comparé les approches calorimétriques et mécaniques de détermination de Ea, et montré que la voie calorimétrique peut avantageusement remplacer la voie mécanique pour la détermination de ce paramètre.

  • Titre traduit

    Determination of the apparent activation energy of concrete by calorimetric and mechanical means : development of an isothermal calorimeter for concrete


  • Résumé

    The mechanical properties of concrete evolve in the course of time. This is the consequence of the chemical reactions which proceed during the hydration of the binder. As this one is overall exothermic, the follow-up of the quantity of released heat makes it possible to account for the kinetics of reaction. The devices adapted to concrete being very few, we developed our own isothermal calorimeter accepting 11x22 cm standardized cylindrical samples. After the calibration and the validation of the device, we passed to the second phase of our work which consisted in studying the reaction kinetics and parameters influencing the hydration. We thus studied five compositions of concretes and three compositions of Equivalent Concrete Mortars. The last phase of our work relates to the introduction of calorimetric measurements into maturity measurement studies. Indeed, the economic stakes related to the in situ forecast of young concrete strength are important. The maturity measurement is one of the techniques allowing to estimate this size. It is based on the concepts of "maturity" and "equivalent age", and on the Arrhenius' law which introduces the apparent activation energy parameter. It can be determined by the method of "superposition" from the curves of compressive strength obtained for various temperatures. However, this mode of determination is tiresome. For compositions of concrete and MBE, representative of those concerned with maturity measurement studies, we have compared the calorimetric and mechanical approaches of determination of Ea, and have shown that the calorimetric way can advantageously replace the mechanical way for the determination of this parameter.

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Informations

  • Détails : 215 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 159-166

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  • Bibliothèque : Université d'Artois (Béthune, Pas-de-Calais). Bibliothèque de Sciences appliquées.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2002 ARTO 0201

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2002ARTO0201
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