Thèse soutenue

Inhibition de la réaction alcali-silice par le lithium : efficacité en milieu modèle et en matrice cimentaire et compréhension des mécanismes d’inhibition

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Auteur / Autrice : Angélique Rousselet
Direction : David BulteelVincent Thiéry
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences, Écologie, Paléontologie, Océanographie
Date : Soutenance le 13/12/2016
Etablissement(s) : Lille 1
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines (Douai, Nord). Département Génie civil et Environnemental
École d'ingénieurs : École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines (Douai, Nord ; 1878-2016)

Résumé

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La réaction alcali-silice (RAS) est une réaction de dégradation des bétons. Le lithium est connu pour ses qualités d’inhibiteur de la RAS, malheureusement les quantités nécessaires à l’inhibition sont variables et les mécanismes par lesquels il agit sont encore mal connus. Les travaux menés au cours de cette thèse ont pour but d’évaluer l’efficacité du lithium à inhiber la RAS, ainsi que d’améliorer la compréhension de ses mécanismes d’action. L’efficacité de cinq composés de lithium a tout d’abord été évaluée en milieu modèle (milieu simplifié simulant la RAS), à l’aide d’un granulat réactif : le silex. Le suivi de paramètres physico-chimiques traduisant l’altération de la silice avec l’ajout de lithium a révélé que l’inhibition de la RAS n’évolue pas de manière linéaire avec la quantité de lithium introduite (effet seuil) et que le contre-ion accompagnant le lithium n’a pas d’effets sur l’inhibition. Le suivi de l’expansion d’éprouvettes de mortier contenant différentes quantités de LiOH pour trois granulats différents a également révélé la présence d’un effet seuil à l’efficacité du lithium. Afin de valoriser des déchets industriels, deux scories lithinifères ont été employées dans des mortiers et l’une d’elles s’est avérée capable d’inhiber la RAS par son contenu en lithium. Pour améliorer la compréhension des mécanismes d’inhibition, des éprouvettes de mortier dopées en LiOH ont été caractérisées par des techniques permettant de détecter le lithium telles que la ToF-SIMS. Celle-ci a révélé la présence du lithium au cœur des grains de silex dans une formulation inhibée, suggérant ainsi que le lithium inhibe la RAS en accroissant la stabilité de la silice réactive.