Caractéristiques des granulats

La granulométrie du sable utilisé pour la confection de bétons est présentée dans la figure 3-7 et celles des granulats est donnée dans la la figure 3-8. Les sables utilisés pour la fabrication de mortiers étant normalisés (NF EN 196-1 2006) ou (ASTM C109-02 2002), ils ne sont pas présentés ici.

Figure 3-7 : Granulométrie du sable utilisé pour faire les bétons, comparé aux exigences de la norme CSA A23.1.

Les granulats fins ont une granulométrie comprise entre 0 et 5 mm qui est conforme aux exigences de la norme CSA A23.1. Les granulats 5-14 sont également conformes aux prescriptions de la norme. Les granulats 10-20 paraissent en dehors du fuseau des recommandations CSA A23.1 au niveau du passant à 14 mm. Toutefois, il y a uniquement prescription sur le passant à 20 mm et à 10 mm ; et non sur le passant à 14 mm. Le granulat 10- 20 est donc conforme.

0 20 40 60 80 100 0.01 0.10 1.00 10.00 p as sa n t cu m u lati f (% ) Diamètre (mm)

Sable Fuseau Sable CSA Fuseau Sable CSA

0 20 40 60 80 100 1.0 10.0 Passan t cu lu m at if (% )

Granulat 5-14 Fuseau CSA granulat 5-14 Granulat 10-20 Fuseau CSA granulat 10-20

Tableau 3-8 : Densité SSS et absorption d’eau à l’état SSS des granulats et du sable.

granulat 10-20 granulat 5-14 Sable 0-5mm

Densité SSS 2,76 2,74 2,66

Absorption d’eau 0,48% 0,64% 1,00%

Les granulats calcaires absorbent très peu d’eau, alors que le sable peut en absorber significativement. Ces données sont nécessaires pour la formulation de bétons car elles permettent, d’une part d’anticiper l’absorption des granulats calcaire, d’autre part de corriger la quantité d’eau dans le mélange en cas de sable trop sec ou trop humide.

V. Conclusion

Les additions sont issues de traitements thermiques, ou du moins oxydants en ce qui concerne les SSA#2. Ainsi, mis à part la SSA#2, les matières sont minérales et leur nature chimique est compatible à une utilisation dans les bétons.

Les propriétés physiques des additions cimentaires (finesse, granulométrie) sont globalement similaires au ciment. La granulométrie des PDV, CVK et SED est du même ordre de grandeur que le ciment. L’échantillon de SSA#1 est légèrement plus grossier que le ciment mais reste dans la fourchette 0-100µm. La finesse de la PDV est similaire à celle du ciment alors que les autres additions présentent une finesse et une surface spécifique légèrement plus grande, tout en restant dans le même ordre de grandeur. Par ailleurs, les CVK, les SSA et les SED présentent une grande porosité et une morphologie plus irrégulière pouvant amener à une grande demande en eau.

La composition élémentaire des additions est majoritairement basée sur le système SiO2,

Al2O3, CaO. Certaines additions contiennent des éléments qui peuvent être nocifs. La poudre de

verre contient une forte proportion d’alcalins ce qui n’est pas problématique dans le cas d’une utilisation sous forme de fines (Idir 2009). Les cendres volantes de papeterie sont formées d’une grande fraction chaux vive et peuvent contenir une proportion non négligeable de sulfates. Les cendres de boues d’épuration contiennent une grande proportion de phosphates. Ces derniers peuvent être délétères pour la prise de l’hydratation du ciment s’ils mobilisent des ions de type PO43-. La cendre SSA#2 une contient une phase organique résiduelle, qui n’a pas été éliminée. De

plus le matériau a montré une très mauvaise dispersion en matrice cimentaire lors d’essais préalables. Cela peut être problématique pour une utilisation dans les bétons structuraux. Une application dans le domaine des sols serait plus appropriée et nous ne traiterons pas ces matériaux vis-à-vis d’une problématique de corrosion d’armatures. Les sédiments ne contiennent pas d’éléments nocifs à des concentrations significatives. Le lavage par décantation permet ainsi d’éliminer les chlorures. La calcination des SED élimine la matière organique. Aucun sous-produit ne contient d’ions chlorure à des seuils supérieurs aux recommandations (NF EN 206-1 2004, ACI 318/318R; ACI 222R).

En termes de composition minéralogique, la poudre de verre est amorphe et homogène. Les autres matériaux (CVK, SSA, SED) sont polycristallins, polyphasiques et hétérogènes. Les phases principales diffèrent selon le matériau : Les CVK sont constituées principalement de chaux et d’anhydrite alors que les SSA#1 et SED sont constitués majoritairement de quartz. Les phases mineures de tous les matériaux sont constituées d’aluminosilicates types feldspaths, micas, plagioclases. Certains peuvent contenir des carbonates dans le cas d’une calcination à une température inférieure à 650°C. De la gehlénite est produite au cours de la calcination CVK.

L’étude des caractéristiques physico-chimiques permettent de déterminer les propriétés des matériaux. Ces informations permettent d’anticiper les comportements des matériaux en matrice cimentaire. Afin d’étudier le potentiel réactif ainsi que les interactions chimiques entre les additions et un milieu cimentaire, nous étudierons, dans le prochain chapitre, la réactivité ainsi que les aspects thermodynamiques des éventuelles réactions entre les additions et le milieu cimentaire.

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