Carbonatation des bétons

Les échantillons de béton ont été mûris 56 jours en chambre humide avant exposition. Ce temps de murissement permet de laisser le temps aux fines pouzzolaniques de réagir. Puis les échantillons ont été placés à une humidité de 50% pendant 14 jours afin de les sécher. Les bétons ont ensuite été carbonatés dans une enceinte climatique régulée à 55% d’humidité relative et à 4% CO2. L’humidité a été fixée à 55% afin de placer l’échantillon dans la gamme d’humidité où la carbonatation est la plus sévère.

R_Ω= 1 Ω U₀ Cylindre L x Ø Électrode

+

(a) Cinétique de carbonatation.

L’avancée du front de carbonatation a été mesurée par pulvérisation de phénolphtaléine sur une fracture fraiche, transversale à la direction de pénétration du CO2. La phénolphtaléine est un indicateur coloré virant à pH=9, qui permet de visualiser et mesurer la profondeur de carbonatation.

(b) Migration des ions chlorure au sein de bétons carbonatés.

Par ailleurs, le suivi de la perméabilité aux ions chlorure au cours de la carbonatation a permis d’étudier l’impact de la carbonatation sur les propriétés de transfert des bétons mûris pendant 56 jours. Pour ce faire, les échantillons type RCPT (Ø100 x 50 mm) ont préparés après 56 jours de mûrissement. Les échantillons ont ensuite été séchés pendant 14 jours. Afin de carbonater le béton de manière uniaxiale, dans le sens de la future migration des chlorures, le contour des échantillons a été enrobé par un papier aluminium adhésif, et une face par du papier aluminium non adhésif afin d’éviter les traces de la matière adhésive sur cette face. Ceci a permis de ne laisser qu’une face exposée à l’environnement contrôlé. Ceci peut être schématisé par la figure 2-19.

La perméabilité aux ions chlorure a été mesurée après 28, 56 et 91 jours de carbonatation, équivalent à 98, 126 et 161 jours après confection.

Figure 2-19 : schéma d’un échantillon préparé pour la mesure de perméabilité aux ions chlorure au cours de la carbonatation du béton.

IV. Conclusion

Cette étude porte sur l’incorporation de verre, de cendres volantes alternatives, de cendres de boues d’épuration et de sédiments en substitution du ciment. Ces matériaux peuvent être considérés a priori comme des additions cimentaires alternatives.

La mise en place d’un programme d’évaluation des additions alternatives, reposant sur les performances des bétons face à un environnement donné est la base de la démarche

CO2

Aluminium

performantielle. Le programme expérimental proposé permet de caractériser l’influence des additions considérées vis-à-vis de la corrosion des bétons armés, face à un environnement salin ou présentant un risque de carbonatation. Il met en place une démarche inspirée des instituts normatifs américains - CSA et ASTM - ainsi que des guides français (cyr et al 2003, Pavoine et al. 2013) en prenant en compte non seulement les propriétés mécaniques, mais également des indicateurs de durabilité.

Les propriétés physico-chimiques des matériaux doivent être caractérisées dans un premier temps afin déterminer la compatibilité avec un milieu cimentaire, d’anticiper la réactivité des fines ou de prévoir effets potentiels sur les propriétés à l’état frais ou sur la passivité d’armatures. La réactivité des fines a ensuite été étudiée par différentes méthodes, notamment par l’essai Chapelle pour ce qui concerne la pouzzolanicité des additions. Ensuite, Les propriétés de transfert des bétons intégrant ces additions cimentaires alternatives ont été étudiées. Les propriétés électrochimiques d’aciers sont par la suite étudiées, tout d’abord en solution interstitielle simulée, ensuite incorporées dans des mortiers qui ont par la suite été soumis à des environnements susceptible d’entrainer une corrosion active (chlorures et dioxyde de carbone).

L’issue de ce projet devrait également permettre une meilleure compréhension des matériaux alternatifs considérés. Leur potentiel de valorisation dans des bétons soumis à la corrosion devrait en être déduit.

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Chapitre 3.

Sommaire

I. Introduction... 128 II. Propriétés physiques ... 128 II.1 Morphologie des matériaux ... 130 II.2 Granulométrie ... 130 II.3 Densité et surface Blaine ... 131 III. Composition chimique et minéralogique ... 133 III.1 Ciment GU... 133 III.2 Additions cimentaires ... 134 III.2.1 Poudre de verre (PDV) ... 137 III.2.2 Cendres volantes de papeterie (CVK)... 137 III.2.3 Cendres de boues d’épuration SSA ... 138 III.2.4 Sédiments (SED) ... 140 IV. Caractéristiques des granulats ... 140 V. Conclusion ... 142 Références bibliographiques ... 144

I. Introduction

La caractérisation des propriétés physico-chimiques de matériaux cimentaires est d’une importance cruciale puisque ces propriétés impactent directement le comportement des bétons, des mortiers autant à l’état frais qu’à l’état durci, ainsi que les propriétés électrochimiques des aciers d’armatures.

Les propriétés physiques des matériaux à prendre en compte sont la morphologie, la granulométrie, la finesse ainsi que la surface spécifique. Ces caractéristiques sont souvent analysées par comparaison avec le ciment et en prenant en compte leur effet sur le comportement à l’état frais des bétons et mortiers.

La caractérisation des compositions chimiques et minéralogiques est importante afin de s’assurer de la compatibilité des fines avec le milieu cimentaire. Les éléments ou les phases pouvant être délétères, autant sur les propriétés des matrices cimentaires que sur la corrosion, sont à considérer. La réactivité des matériaux fera l’objet d’une étude plus approfondie dans le chapitre suivant.