Une étude de faisabilité pour une meilleure utilisation dans le matériau béton de granulats « potentiellement réactifs » vis-à-vis de la réaction alcali-silice

A feasibility study to better use in the concrete material ''potentially reactive'' aggregates towards alkali-silica reaction

• Auteur / Autrice : Idriss Moundoungou
• Direction : Eric Garcia-Diaz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 27/04/2010
• Etablissement(s) : Lille 1
• Partenaire(s) de recherche : École d'ingénieurs : École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines (Douai, Nord ; 1878-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Roches siliceuses

Réactivité

Composition chimique

Granulats

Réactions alcalis-granulats

Béton -- Détérioration

Mots clés libres

Béton -- Expansion

Neutralisation des alcalins

Calcaire silicieux

Résumé

Les travaux de cette thèse ont permis de quantifier la réactivité de granulats silex et calcaires siliceux grâce à des études en milieu réactionnel modèle. Le suivi d’éprouvettes de béton a montré que plus des bétons contiennent de granulats « riches » en silice réactive (supérieur à 5%) moins ils gonflent mettant ainsi en évidence l’apparition d’un effet pessimum. En revanche, dans le cas des matériaux « pauvres » en silice réactive (inférieur à 5%) la réduction de l’expansion ne s’observe plus. Il a été montré que, grâce à un processus de neutralisation non délétère pour le béton, les phases siliceuses réactives sont capables de fixer des alcalins sans être dégradées, au travers des silanols initiaux, jusqu’à un certain seuil. Ce seuil en alcalins est rarement dépassé dans le volume granulaire des bétons constitués de sable et de gravillons « riches » en silice réactive. L’augmentation de la température de cure de 38 à 60°C a permis l’observation d’une diminution de l’expansion et l’apparition d’un effet pessimum pour les bétons à base de granulats « pauvres » en silice réactive. Ce changement s’expliquerait par une compétition entre un mécanisme non délétère de neutralisation des alcalins (favorisé à 60°C) et le processus de dégradation de la silice consécutive à une forte concentration locale des alcalins (favorisé à 38°C). La compétition entre ces deux mécanismes est due à un écart de diffusion des alcalins à l’intérieur du réseau siliceux.

The works of this thesis have allowed to quantify the reactivity of flint and siliceous limestone aggregates through studies in model media. Monitoring of concrete samples showed that more is the ''rich'' silica reactive (greater than 5%) aggregates in concrete, unless they swell highlighting the emergence of pessimum effect. In contrast, in the case of ''poor'' reactive silica (less than 5%) materials, reduction of the expansion is no longer apparent. It has been shown that through a process of neutralization witch is not damageable for concrete, reactive siliceous phases are capable of fixing alkalis without being degraded through initial silanols, until a certain threshold. This alkalis threshold was rarely exceeded in the granular volume of concrete based on fine and course aggregates witch are “rich” in reactive silica. The increase in curing temperature from 38 to 60°C allowed the expansion reduction and the emergence of a pessimum effect for concretes containing “poor” reactive silica. This change is explained by a competition between a non-deleterious mechanism of neutralization of alkalis (favoured at 60 ° C) and the degradation of silica resulting in a high local concentration of alkalis (favoured at 38 ° C). The competition between these two mechanisms is due to a differential diffusion of alkalis inside the silica network.