Étude de la zone d'interphase « granulats calcaires poreux-pâte de ciment» : Influence des propriétés physico-mécaniques des granulats; Conséquence sur les propriétés mécaniques du mortier.

STUDY OF THE INTERFACIAL TRANSITION ZONE “POROUS LIMESTONE AGGREGATES-CEMENT PASTE” : INFLUENCE OF PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF AGGREGATES; CONSEQUENCE ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF MORTAR.

• Auteur / Autrice : Tien Dung Nguyen
• Direction : Eric Garcia-Diaz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Génie des Matériaux
• Date : Soutenance le 22/05/2013
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
• Ecole(s) doctorale(s) : ED SIS 488
• Jury : Président / Présidente : Martin Cyr
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Garcia-Diaz, Martin Cyr, Ahmed Loukili, Sébastien Jean Félix Remond, Philippe Devilliers, Dominique Goeuriot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ahmed Loukili, Sébastien Jean Félix Remond

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microstructure (physique)

Rugosité

Granulats

Mortier

Ciment

Mots clés libres

Interphase

ITZ

Mortier

Granulat

Porosité

Microstructure

Mécanique

Roche

Cement

Mortar

Interphase

Interface

ITZ

Rock

Aggregate

Porosity

Moisture content

Roughness

Mechanics

Microstructure

SEM

Résumé

Ce travail vise à mettre en relation les caractéristiques de la zone d’interphase « granulat-pâte de ciment » avec les caractéristiques de porosité, d’absorption d’eau, de dureté et de rugosité de calcaires poreux.La première partie de ce travail a consisté à étudier l’influence de la teneur en eau et de la dureté des granulats sur la résistance mécanique de mortiers. Les résultats montrent que, pour des calcaires poreux et absorbants, les mortiers fabriqués à partir de granulats à l’état sec sont plus résistants que ceux fabriqués à partir de granulats à l’état sursaturé. La deuxième partie de ce travail a consisté à étudier l’adhésion « roche-pâte de ciment ». Il a été constaté que la rugosité et l’état de saturation de la roche affectent significativement les résistances en traction et au cisaillement des composites.La dernière partie est consacrée à l’étude de la microstructure de la zone d'interphase par la technique d’analyse d’images. L’évolution de la porosité moyenne de la zone d'interphase est liée aux propriétés mécaniques des mortiers par la relation de Féret démontrant ainsi que la résistance à la compression dépend principalement de la mésoporosité de l’interphase. Le gradient de porosité est mis en relation avec le gradient de degré d’hydratation et le gradient de rapport E/C. Ces deux derniers sont calculés en appliquant le modèle de Powers. Les résultats obtenus montrent que pour des calcaires poreux et absorbants, la pâte de ciment et la zone d’interphase des mortiers de granulats secs et de granulats sursaturés ne sont pas équivalentes alors qu’initialement on visait le même rapport E/C.

The aim of this study was to relate the characteristics of interfacial transition zone (ITZ) ''aggregate-cement paste'' to the characteristics of porosity, water absorption, resistance and roughness of porous limestones.The first part of this work was to study the influence of moisture content and resistance of aggregates on the mechanical strength of mortars. The results show that, for porous and absorbent limestones, mortars made from dry aggregates are more resistant than those made from wet aggregates.The second part of this work was to study the ITZ of composites “rock-cement paste”. It was found that the surface roughness and the moisture content of rocks significantly affect the tensile and shear strengths of composites.The last part is devoted to the microstructure of ITZ by image analysis. The evolution of average porosity of ITZ is related to the mechanical properties of mortars by Féret’s law demonstrating that the compressive strength depends mainly on the mesoporosity of ITZ. The porosity gradient is related to the degree of hydration gradient and the W/C ratio gradient. These latter two are calculated by applying Powers’ model. The results show that for porous and absorbent limestones, the cement pastes and the ITZs of dry and wet aggregates mortars are not equivalent although initially we aimed to the same W/C ratio.