CEM V/A c 2ème série CEM V/A c 3ème série CEM I s
CEM V/A s
Figure III.B. 16 : Comparaison de l’évolution de l’épaisseur dégradée des mortiers au cours des attaques par le NH4NO3.
L’épaisseur dégradée évolue plus rapidement dans les mortiers à base de granulats calcaires que dans les mortiers à base de granulats siliceux.
Pourtant, malgré une similitude entre les pentes des courbes d’avancée de l’épaisseur dégradée en fonction du temps des mortiers à base de granulats calcaires, le tableau III.B.2 démontre bien qu’il faut plus de temps pour atteindre une épaisseur dégradée équivalente pour un mortier à base de CEM V/A que pour un mortier à base de CEM I.
Ceci peut s’expliquer par une dépendance à la diffusivité de l’avancée du front de dégradation, diffusivité qui varie avec la microstructure.
En effet, le phénomène moteur de l’avancée du front de dégradation est de nature diffusive selon la phénoménologie décrite par la théorie de la décalcification/hydrolyse (cf. Chapitre I, Partie B, §1.3), et est confirmée par la dépendance en racine carrée du temps de l’évolution de l’épaisseur dégradée.
Au début de l’immersion, la pénétration des ions agressifs est plus lente dans la matrice des mortiers à base de CEM V/A car la diffusivité y est moindre : environ cinq fois plus faible pour ces mortiers quel que soit le type de granulat (cf. Chapitre II, §2.3.3).
cela laisse supposer que les matrices des zones dégradées des mortiers à base de CEM I et de CEM V/A sont équivalentes en termes de porosité.
Ainsi, bien que la cinétique d’avancée de la dégradation tende vers un état où la microstructure soit équivalente pour les mortiers à base de CEM I et CEM V/A et de granulats calcaires, la différence d’épaisseur dégradée pour une même durée est liée à l’initialisation même de cette dégradation dans les zones saines, facilitée par une grande diffusivité qui traduit une microstructure permettant mieux la pénétration des agents agressifs. Une autre source de différences peut être une variation dans les conditions de dégradation qui modifieraient l’agressivité de l’attaque.
La dégradation peut être reliée aux flux de calcium lixivié dans la solution agressive.
D’après la figure III.B.17, le mortier qui lixivie le plus d’ions, en valeur absolue, est le mortier à base de CEM I et de granulats calcaires.
Il est remarquable que pour une matrice cimentaire semblable du point de vue des caractéristiques physiques et du point de vue de la minéralogie, puisque la formulation est la même hormis le type de granulats, les quantités de calcium soient si différentes entre le mortier à base de CEM I calcaire et le mortier à base de CEM I siliceux (même remarque concernant les mortiers à base de CEM V/A).
Seule la substitution des granulats calcaires par les granulats siliceux peut être à l’origine d’une telle différence, la métrologie de l’essai n’influant pas dans de telles proportions : les granulats calcaires ne sont pas inertes vis à vis de la dégradation par le nitrate d’ammonium, une partie du calcium retrouvée dans la solution agressive au cours de l’attaque des mortiers provient des granulats calcaires. Elle peut être évaluée par la différence entre les flux d’ions provenant, pour un même type de liant, de la dégradation des mortiers à base de granulats calcaires et des mortiers à base de granulats siliceux (tableau III.B.2).
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Durée d'attaque (jour 1/2)
Calcium lixivié/V
pâte
(m
ol.m
-3 )
CEM I c 1ère série CEM I c 2ème série CEM V/A c 1ère série CEM V/A c 2ème série CEM V/A c 3ème série CEM I s
CEM V/A s
a : Comparaison totale des flux de calcium lixivié des mortiers au cours des dégradations par le NH4NO3. 0,00 0,05 0,10 0,15 0 2 4 6 8
Durée d'attaque (jour 1/2)
Calcium lixivié /V pâ te (mol.m -3 )
CEM I c 1ère série CEM I c 2ème série CEM V/A c 1ère série CEM V/A c 2ème série CEM V/A c 3ème série CEM I s
CEM V/A s
b : Zoom sur le début d’attaque.
Figure III.B. 17 : Comparaison des flux de calcium lixivié des mortiers au cours des dégradations par le NH4NO3.
Ainsi, 0,91 mol.m-2.√j-1 pour le mortier à base de CEM Iet 1,27 mol.m-2.√j-1 pour le mortier à base de CEM V/A sont lixiviés par les granulats calcaires, ce qui représente respectivement environ 15% et 24% deflux total de calcium lixivié.
Il n’est pas étonnant de constater que les granulats calcaires sont plus détériorés dans le mortier à base de CEM V/A. Dans ce matériau, les CSH qui sont l’espèce majoritaire, se décalcifient progressivement contrairement à la portlandite du mortier à base de CEM I qui passe rapidement en solution. Afin d’amener la concentration en calcium de la solution agressive vers sa valeur d’équilibre qui est proche de la solubilité de cet élément dans le milieu considéré, l’écart à la quantité de calcium lixivié par le mortier à base de CEM I sera contrebalancé dans le mortier à base de CEM V/A par une augmentation de l’attaque des granulats. 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0 5 10 15 20 25 Epaisseur dégradée (mm) Ca 2+ /C a 2+ in itia l (m ol/m ol )
CEM I c 1ère série CEM I c 2ème série CEM V/A c 1ère série CEM V/A c 2ème série CEM V/A c 3ème série CEM I s
CEM V/A s
Figure III.B. 18 : Evolution de la quantité de calcium lixiviée relative à la quantité initiale en fonction de l’épaisseur dégradée pour les mortiers dégradés.
L’évolution de la quantité de calcium totale lixiviée rapportée à la quantité initiale dans le volume du matériau dégradé en fonction de l’épaisseur dégradée (figure III .B.18) indique que les mortiers à base de CEM V/A présentent des taux de décalcification supérieurs aux mortiers correspondant à base de CEM I et du même granulat.
Comparativement à la quantité de calcium initialement présente, les mortiers à base de CEM V/A sont plus décalcifiés que les mortiers base de CEM I, mais sur une épaisseur moindre. L’intensification de la dégradation peut être encore attribuée au maintien de l’équilibre chimique du calcium en solution : une quantité d’hydrates plus importante doit être dégradée dans le CEM V/A pour que la concentration en calcium tende vers celle d’équilibre. La décalcification des mortiers à base de CEM V/A est d’autant plus intensifiée, même si les paramètres évalués dans ces résultats ne le reflètent pas, que la dissolution des CSH est plus difficile comparativement à celle de l’hydroxyde de calcium, à un même pH considéré.
Pour un même liant, l’écart observé sur la figure III.B.18 entre le mortier à base de granulats calcaires et de granulats siliceux est une fois de plus lié à la prise en compte de la part de calcium lixivié en solution provenant des granulats calcaires. Les concentrations de calcium ici reportées sont celles directement dosées dans la solution agressive et le calcium provenant
des granulats est comptabilisé. Afin de mieux comparer l’état d’altération de la matrice des mortiers, il faudrait abaisser les points d’une valeur d’environ 20% pour les mortiers à base de granulats calcaires.
Un autre moyen d’évaluer l’intensité de la dégradation est de considérer le rapport entre la pente de la droite de calcium lixivié en fonction du temps et la pente d’évolution de l’épaisseur dégradée en fonction de la racine carrée du temps (tableau III.B.3). Ce rapport doit être constant pour un matériau donné puisqu’il traduit l’équilibre chimique Casolide/Caliquide. Les variations sont donc dues soit à la participation des granulats calcaires à la dégradation, soit à des conditions de dégradations tellement intenses que la phénoménologie de l’attaque est modifiée.
Ca lixivié/Epaisseur dégradée (mol.m-2.mm-1) 1ère série 1,68
CEM I
Calcaire 2ème série 1,33
1ère série 1,65 2ème série 1,05