Méthodologie pour décrire le gonflement multi-échelle de calcaires siliceux soumis à la réaction alcali-silice dans le matériau béton

A methodology to describe the multi-scale swelling of two siliceous limestones submitted to alkali-silica reaction in the concrete material

• Auteur / Autrice : Yann Monnin
• Direction : Nor-Edine Abriak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Artois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Roches siliceuses

Simulation, Méthodes de

Réactions alcalis-granulats

Résumé

Ce travail a permis de proposer un modèle de gonflement multi-échelle pour des calcaires siliceux soumis à la réaction alcali-silice. En présence de portlandite et de base alcaline, l'attaque du réseau siliceux par les ions hydroxyles favorise l'accumulation de tétraèdres silicates Q3 à l'origine du gonflement chimique des inclusions siliceuses. De part leur confinement dans la matrice carbonatée, leur expansion conduit au gonflement des calcaires siliceux, eux-même entraînant le gonflement des éprouvettes béton. L'influence de la texture de la matrice carbonatée apparaît comme un paramètre important dans la transmission des contraintes générées par les inclusions siliceuses à la matrice poreuse ciment. La présence d'un effet de pessimum dans les calcaires siliceux a été mise en évidence sur des formulations béton à base de sable et de gravillons calcaires siliceux réactifs. Un modèle chimique basé sur le gonflement du sable réactif et la fixation non expansive d'une part des alcalins par les tétraèdres silicates Q3 initiaux des gravillons décrit bien le phénomène observé.

This work proposes a multi-scale swelling model of two siliceous limestones submitted to alkali-silica reaction. In the presence of portlandite and alkali basis, the attack of the silica network by hydroxyl ions promotes the accumulation of Q3 tetrahedrons responsible for the chemical swelling of the siliceous inclusions. Due to their confinement in the carbonated matrix, their expansion induces the swelling of the siliceous limestone aggregates, themselves involving a swelling of the concrete. The texture of the carbonated matrix appears as an influent parameter in the transmission of the stress generated by the siliceous inclusions to the cement matrix. The two siliceous limestones present a pessimum effect observed on concrete formulations made with reactive sand and gravels. A chemical model based on the swelling of the reactive sand and the none expansive fixation of alkalis by the initial Q3 tetrahedrons of the gravels well describes the observed phenomena.