Effets de la composition des liants bas carbone sur l'hydratation et la durabilité des bétons : vers un indicateur de performance en lien avec l'empreinte carbone

Effects of the composition of low-carbon binders on hydration and durability of concretes : towards a performance indicator related to the carbon footprint

• Auteur / Autrice : Imane Elkhaldi
• Direction : Ahmed Loukili, Emmanuel Rozière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 02/03/2023
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Myriam Carcassès
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Izoret, Béatrice Vila, Géraldine Villain
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Garcia-Diaz, Rachida Idir

Mots clés

Mots clés contrôlés

Teneur en carbone

Environnement

Béton

Mélanges (chimie)

Béton -- Détérioration

Mots clés libres

Ciment bas carbone

Laitier

Calcaire

Durabilité

Carbonatation

Corrosion

Low carbon cement

Slag

Limestone

Durability

Carbonation

Corrosion

Résumé

Utiliser des bétons bas carbone est devenu désormais une nécessité amenant les normes qui régissent les bétons (EN 206) et les ciments (EN 197) à évoluer. L’utilisation des ciments dits « bas carbone » est rendue par conséquent possible (CEM II/C-M et CEM VI). Le travail présenté se concentre sur l'évolution de la microstructure, des résistances mécaniques et de la durabilité des bétons à base de ciments bas carbone, notamment les mélanges ternaires Clinker-Laitier-Calcaire (K-S-LL). Un indicateur est proposé pour caractériser l'empreinte carbone du béton et sa durabilité en ce qui concerne la corrosion induite par la carbonatation..Les résultats de ce travail mettent en évidence le rôle important des additions réactives à réduire le coût carbone des liants tout en maintenant de bonnes propriétés mécaniques.Un modèle permettant la prévision de la durée de vie de l’enrobage en fonction des propriétés des matériaux cimentaires est adapté à notre problématique. Les bétons à base des ciments ternaires présentent des rapports CO2/ddv intéressants liés à une durée de propagation de corrosion élevée par rapport aux bétons à base de ciment portland. Cependant, la prise en compte de l’effet de carbonatation sur la résistivité électrique influence les tendances observées.

The use of low-carbon concrete has now become a necessity leading to changes inthe standards governing concrete (EN 206) and cement (EN 197). The use of so-called “lowcarbon” cements is therefore made possible(CEM II/C-M and CEM VI). The work presented focuses on the evolution of the microstructure,mechanical strength and durability of low-carboncement-based concretes, in particular clinkerslag-limestone ternary mixtures (K-S-LL). An indicator is proposed to characterize the carbon footprint of concrete and its durability with respect to corrosion induced by carbonation.The results of this work demonstrate the important role of the reactive additions inreducing the carbon cost of the binders while maintaining good mechanical properties. Amodel allowing the prediction of the service life of the coating as a function of the properties of the cement materials is adapted to our problem.Concretes based on ternary cements have advantageous CO2/ddv ratios associated with a high corrosion propagation time compared with concretes based on portland cement. However,consideration of the carbonation effect on electrical resistivity influences the observed trends.