Caractérisation de la microstructure et comportement à court et long terme d'un Béton de Poudre Réactive extrudable

Caracterization of microstructure and early age/long term behaviour of extrudable Reactive Powder concrete

• Auteur / Autrice : Khalid Cherkaoui
• Direction : Loïc Auvray
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique-chimie
• Date : Soutenance le 15/10/2010
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Evry ; 2008-2015)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Levitz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mireille Courtial, Marie-Noëlle De Noirfontaine, Abdelhafid Khelidj, Micheline Moranville
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Baroghel-Bouny, Myriam Carcassès

Mots clés

Mots clés contrôlés

Béton -- Dilatation et retrait

Microstructure (physique)

Extrusion

Mots clés libres

Bétons de Poudre Réactive (BPR)

Reactive Powder Concrete (RPC)

Résumé

Les Bétons de Poudre Réactive (BPR) sont connus pour leur résistance très élevée et leur bonne durabilité, mais aussi pour leur prix élevé. L’objectif de cette étude concerne la mise au point d’une formulation de BPR extrudable (BPR). Des essais préliminaires d’écoulement au mini cône d’Abrams ont été réalisés avec des teneurs variées en superplastifiant et en substituant partiellement la fumée de silice par du quartz broyé. Cinq mélanges ont été retenus et caractérisés de façon systématique au microscope électronique à balayage et en diffraction des Rayons X. Une étude complète de retrait au jeune âge, de résistance mécanique et de durabilité face à l’azote et aux ions chlorure a été menée. Un montage expérimental d’extrusion a été mis au point. Un mélange incorporant du quartz broyé en remplacement d’une fraction de la fumée de silice et une composition optimisée en superplastifiant montre des propriétés intéressantes : extrudabilité, très bonne durabilité, performances mécaniques améliorées et retrait diminué. Sur cette composition, l’étude microstructurale met en évidence le rôle que joue le superplastifiant sur la chimie d’hydratation avec une forte consommation en bélite. Ce mélange permet ainsi de diminuer le coût de fabrication pour un BPR en permettant d’économiser la fumée de silice coûteuse et en ne nécessitant aucun traitement thermique.

Reactive Powder Concrete (RPC) is well known for ultra-high mechanical performances and very good durability as well as for a high cost. The aim of this study is to find an extrudable RPC. Abrams cone preliminary tests were made with various contents of superplasticizer and a partial substitution of silica fume by crushed quartz. Then, fives concrete samples were chosen and systematically characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Then, a complete study was made including early-age shrinkage, mechanical strength, gas permeability and chloride diffusion measurements. An experimental extruder was build. Among the five compositions, one of them, where crushed quartz replaces a part of silica fume, exhibits very good properties: good extrudability, very good durability, and better mechanical strength with an improvement of shrinkage. The microstructural study of this composition highlights the effect of the superplasticizer on hydration, with high belite consumption. This composition allows a lower cost of RPC with a decreasing of silica fume content, without thermal treatment.