Attaque sulfatique externe selon un protocole issue des recherches de la FNTP

L’essai de vieillissement accéléré dans le cadre de l’attaque sulfatique externe, consiste en l’immersion dans une solution d’attaque de sulfate de sodium, pendant 12 semaines, d’éprouvettes de béton préalablement saturées dans ce même type de solution (même nature et même concentration). Les différents paramètres d’essais qui sont détaillés ci-dessous ont été choisis de manière à accélérer suffisamment l’attaque pour obtenir un test discriminant sur béton pour une durée de 12 semaines. Des mesures de dégradations telles que les pertes de masse et l’expansion sont effectuées en suivi (1 fois par semaine) pour évaluer les effets de l’attaque sulfatique externe sur les éprouvettes.

 _{Pré conditionnement}

Après gâchage, les éprouvettes sont placées en cure humide durant au moins 90 jours (20°C, 100% d’humidité relative) pour que les additions de type pouzzolaniques puissent agir. A la fin de la cure humide, les échantillons sont ensuite préparés pour l’essai.

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Partie B : procédures expérimentales et matériaux utilisés

Pour les mesures d’expansion (norme NF P18-427), il est nécessaire d’utiliser des plots en acier inoxydable (noyés ou collés), afin d’éviter les problèmes de corrosion qui pourraient se produire au cours du séchage ou de l’immersion des éprouvettes dans la solution d’attaque. Les échantillons à dégrader sont ensuite placés en étuve à 60°C jusqu’à ce que la variation de masse, entre deux pesées successives réalisées à 24 h d’intervalle, ne dépasse pas 0,1%.

 Saturation

A la sortie de l’étuve à 60°C, les éprouvettes doivent d’abord être ramenées à température ambiante puis placées en étuve à 40°C pour éviter la reprise d’eau jusqu’à la mise en saturation. Les échantillons sont ensuite saturés sous vide par une solution d’attaque de sulfate de sodium dont la concentration a été fixée à 8,9 g/L. Le dispositif est identique à celui utilisé pour la mesure de la porosité accessible à l’eau, issue du guide AFPC-AFREM « Durabilité des bétons » [AFPC ]. Le temps de saturation est de 48h (4h de vide, 44h d’immersion).

 Immersion des éprouvettes durant la période d’essais (cf. Figure B1- 26)

 Conditions d’essai

Les éprouvettes pré-saturées sont placées dans des bacs puis immergées dans une solution de sulfate de sodium dont la concentration est de 8,9 g/L. Le pH et la température de la solution

sont contrôlés tout au long de l’essai : le pH est maintenu à 7 (1) à l’aide d’une solution d’acide

sulfurique (H2SO4) de concentration 5 g/L et la température doit rester inférieure à 25°C

(température de la pièce où se déroule l’essai à environ 20°C). Le renouvellement de la solution d’attaque doit être effectué tous les mois. La durée de l’essai a été fixée à 12 semaines. Les conditions auxquelles sont soumis les échantillons sont récapitulées dans le tableau ci-dessous.

Tableau B1- 2 : Conditions d’essai

Condition d’exposition Immersion continue

Contrôle du pH à l’acide sulfurique contrôlé à 7 (1)

Concentration en Na2SO4 de la solution

d’attaque 8,9 g/L de Na2SO4 (6 g/L de SO4)

Température Contrôlée à 20°C

Renouvellement de la solution Toutes les 4 semaines

Durée du test 12 semaines

 Dispositif expérimental

Le dispositif est constitué d’un bac contenant la solution d’attaque, les éprouvettes, un agitateur permettant l’homogénéisation de la solution, une électrode qui permet de suivre l’évolution du pH dans la solution d’attaque, un régulateur de pH (qui se déclenche à chaque fois

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Chapitre B-1: Procédures expérimentales

que le pH devient supérieur à 7) relié à un autre bac contenant une solution d’acide sulfurique à 5 g/L.

Figure B1- 26: dispositif expérimental pour l’essai de RSE

 Détermination de la vitesse de dégradation

Les mesures d’expansion et de suivi de masse servent à l’évaluation de la vitesse de dégradation. Ces mesures sont effectuées toutes les semaines en suivant les recommandations de la norme NF P18-427 et la mesure initiale doit être réalisée juste après l’étape de saturation et avant l’immersion dans les bacs. A chaque mesure les plots de retrait doivent être nettoyés afin d’enlever l’eau et la couche de sel ayant précipité en surface des plots. La mesure ne doit pas excéder 15 minutes afin de limiter l’évaporation de la solution d’attaque en surface d’éprouvette.

Partie B : procédures expérimentales et matériaux utilisés

Chapitre B-2 : Caractérisation des matériaux utilisés

Sommaire

INTRODUCTION... 73 I. Les matériaux utilisés pour l’étude environnementale à travers des essais de lixiviation ... 73 I.1. Le ciment pour la stabilisation ... 73 I.2. La chaux ... 74 I.3. Le laitier de hauts-fourneaux ... 75 I.4. Les cendres volantes à stabiliser ... 78 II. Les matériaux utilisés pour la fabrication de ciments de laboratoire ... 80 II.1. Description des matériaux ... 80 II.2. Caractéristiques physico-chimiques ... 81 III. Les matériaux additionnels utilisés pour la fabrication des mortiers et bétons... 83 III.1. Formulation des bétons ... 83 III.2. Arrangement granulaire... 84 CONCLUSION ... 85

Page 73

INTRODUCTION

Ce chapitre a pour objectif de présenter les principales caractéristiques physico-chimiques des matériaux qui ont été utilisés dans les différentes parties de cette étude.

La caractérisation du comportement environnemental a débuté par la stabilisation d’une cendre Spreader Stoker issue de la centrale thermique du Gol, que l’on nommera CTGA, dont le relargage avait déjà été étudié en amont du projet de thèse et qui n’est pas tout à fait la même que celle étudiée au chapitre B-3 (car provenant d’un lot antérieur à celui reçu pour la thèse).

L’étude de l’impact environnemental a donc eu pour but de vérifier qu’une matrice à base de ciment peut piéger les métaux lourds contenus en excès dans la cendre volante Spreader Stoker étudiée.

Dans cette partie d’étude, les matériaux utilisés ont été essentiellement des matériaux de la Réunion :

 Le ciment CEM II/A-P 42,5 a été préféré au CEM II/B-P 32,5 qui contient plus de

pouzzolane. En effet, comme cette dernière concurrence la cendre dans la matrice à base de ciment, il est préférable de limiter la présence de pouzzolane afin de favoriser la stabilisation de la cendre.

 La chaux : pour nourrir la réaction pouzzolanique avec la cendre qui entrainera un meilleur

durcissement à long terme (notamment pour des mélanges avec une grosse proportion de cendres par rapport à la part de ciment).

 Le laitier granulé broyé : très intéressant par ses propriétés hydrauliques et son coût en comparaison avec le ciment. Son utilisation en remplacement de ciment aura donc un intérêt technique et économique.

I.