Étude expérimentale de la réaction sulfatique interne dans les betons : mise en évidence des effets d'additions minérales et de l'endommagement mécanique

Experimental study of the Internal sulfate attack in concretes : demonstration of the effects of mineral additives and mechanical damage

• Auteur / Autrice : Yasser Amine
• Direction : Ouali Amiri, Ali Nordine Leklou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 08/12/2016
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ouali Amiri, Farid Benboudjema, Alexandre Pavoine
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Abdelkarim Ait-Mokhtar, Siham Kamali

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance des matériaux

Dilatation et retrait

Béton

Ettringite

Mots clés libres

Def

Résumé

Comparativement à d’autres mécanismes de dégradation tels la carbonatation ou la diffusion d’ions chlorures, le gonflement par réaction sulfatique interne (RSI) reste encore un mécanisme très peu étudié. Le champ d’investigation reste donc très large et de nombreux verrous scientifiques restent encore ouverts notamment dans les bétons formulés avec additions minérales telles que les cendres volantes, le métakaolin et la pouzzolane. L’objectif de ce travail de thèse est d’apporter de nouveaux éléments pour la compréhension des effets des additions sur la RSI en mélange binaire et ternaire. Tout d’abord, en mélange binaire, il a été montré que l’ettringite est plus présente dans les mortiers que dans les bétons. Pour les mélanges ternaires, nous avons montré que la présence de filler calcaire permet de se combiner à l’aluminate de calcium ce qui favorise la formation du (hémi/mono) carbonate. Le filler réduit ainsi la formation de monosulfoaluminate, ce qui va stabiliser la formation d’ettringite et ainsi diminuer à plus long terme la DEF (Delayed ettringite formation). Quant à l’influence du type d’addition sur la RSI, la présence de sulfate dans l’addition est un facteur déterminant visà- vis de cette pathologie notamment dans le cas des Pouzzolanes et Metakaolins contrairement aux Cendres volantes. Cette étude a permis également de montrer que la quantité d’ettringite différée a tendance à augmenter avec l’augmentation des sollicitations mécaniques en compression par contre la période de déclenchement de RSI reste peu sensible à l’endommagement mécanique.

Compared to other degradation mechanisms such as carbonation or chloride ion diffusion, swelling by internal sulfate attack (ISA) is still a little-studied mechanism. The field of investigation and remains very large and many scientific obstacles are waiting answers especially in concretes with mineral admixtures such as fly ash, metakaolin and natural pozzolan. The objective of this thesis is to bring new elements to understand the effects of the mineral admixtures on the ISA in binary and ternary mixtures. First, in binary mixtures it was shown that ettringite is more present in mortars than in concrete. For the ternary mixtures, we have shown that the presence of limestone filler makes it possible for it to be combined with the calcium aluminates which favors the formation of (hemi / mono) carbonates. The filler reduces monosulfoaluminate formation, which will stabilize the ettringite and thus reduce longer-term delayed ettringite formation (DEF). As for the influence of the type of addition to the ISR, the presence of sulfate in addition is a dominant factor in this pathology particularly in the case of natural pozzolan and metakaolin contrary to the fly ash. This study also showed that the amount of deferred ettringite tends to increase with increasing compressive mechanical stress while the ISA trigger period remains insensitive to mechanical damage. L’Université