Dans la première partie de ce mémoire, les différents composants des matériaux cimentaires ont été passés en revue. Le rôle et les effets des additions et adjuvants, familiers au praticien ont été explicités. Contrairement aux idées reçues, leurs influences dépendent des interactions avec d’autres composants. De plus, les résultats expérimentaux relevés dans la littérature ont montré une grande disparité de leurs comportements.
C’est donc dans ce cadre que s’est insérée cette thèse sur l’influence des additions minérales en présence de liants hydrauliques adjuvantés. Trois campagnes d’essais expérimentaux ont été effectuées en vue de conforter ou compléter les éléments bibliographiques présentés. Les additions ont été caractérisées par leur finesse, leur masse volumique et leur nature minéralogique.
L’influence de deux additions minérales (les fillers calcaires et les cendres volantes) a été étudiée et discutée à partir de nombreux essais sur mortiers. Pour chacune d’elles, ce comportement des mélanges à l’état frais (masse volumique, maniabilité, air occlus) qu’à l’état durci (performances mécaniques) à différentes échéances pour différents taux de substitution est analysé. Compte tenu du grand nombre paramètres retenus, seulement un ciment et un SP étudiés.
Les mortiers ont été confectionnés avec un rapport E/L = constant.
Cette première campagne d’essais a permis de confirmer un certain nombre de résultats relevés dans la littérature. Une base de données expérimentales a ainsi été mise en place. Certains résultats relevés dans la bibliographie sont confirmés.
Concernant les caractéristiques intrinsèques des mélanges élaborés, il se dégage de l’étude que le dosage est, à courts termes, un paramètre de premier ordre, contrairement à la nature minéralogique de l’addition. Les résistances sont nettement favorisées par l’introduction de l’addition. De plus, l’effet de dilution traduisant l’augmentation du rapport E/L avec le taux de substitution est toutefois compensé par l’effet bénéfique de l’addition.
Sur le plan général, l’hydratation du ciment est favorisée par la présence d’une fine minérale avec sa finesse et son dosage, ce point est à nuancer dans le cas des cendres volantes, puisqu’un effet retardateur est observé.
Les mesures de résistance mettent en évidence l’effet bénéfique des additions minérales. Néanmoins, la quantification de cet effet sur les performances mécaniques n’est pas aisée qu’à partir des mesures de calorimétrie. Il n’est pas en effet possible de définir un « degré de résistance » correspond à un taux de substitution. Cette difficulté peut être écartée en confectionnant des mortiers avec des additions suffisamment grossières afin que les effets de surface qu’elles engendrent restent négligeable (effet de germination provoqués par l’addition minérale).
La deuxième compagne d’étude concernant l’influence du mode de conservation et de certains adjuvants dans les mortiers avec cendre volante, des hypothèses ont dû être formulées. Leur validité demanderait à être vérifiée par des essais supplémentaires. Les conclusions suivantes peuvent être formulées.
Ni le mode de conservation, ni l’emploi du superplastifiant ne modifient l’effet physique à 1 et 2 jours. Leurs effets sont pris en compte dans la résistance du mortier de référence.
Nous avons ensuite quantifié l’effet du superplastifiant et du mode de conservation sur le surcroît de résistance pouzzolanique. Le superplastifiant favorise le développement de la réaction pouzzolanique seulement si le mortier est conservé dans l’eau. Dans le cas contraire (conservation dans l’air), son action est négligeable.
De manière générale, la conservation sèche n’est pas favorable à la réaction pouzzolanique. Ce surcroît de résistance en présence du superplastifiant est du à la défloculation des grains de cendre, la défloculation des grains de ciment étant déjà prise en compte dans le mortier de référence.
La troisième compagne d’essais concernant l’influence de la nature du ciment avec trois rapports Eau/Ciment sur certaines propriétés des mélanges adjuvantés élaborés.
L’attaque chimique est la cause principale qui influence sur la durabilité des mortiers utilisés dans les agents agressifs. La durabilité des matériaux dans des matrices sévères peut être grossièrement classée en deux groupes :
- Dégradation du mortier qui ouvre des pores dans la structure et conduit à une perte de résistance.
- Production des phases expansives qui engendrent les contraintes internes et modifient l’aspect physico-chimique et minéralogique du mortier.
Cette étude nous a permis d’orienter notre champ d’investigation autour des mécanismes de dégradation des mortiers dans un environnement agressif : le nitrate d’ammonium.
La caractérisation des matériaux met en évidence le rôle prédominant du rapport E/C. les changements des caractéristiques et de résistance mécanique sont obtenus pour des dégradations de mortiers de 3 à 49 jours. Ces changements sont observés particulièrement sur la profondeur de dégradation, la porosité, la masse volumique apparente et la résistance à la compression.
Les mécanismes de dégradation dus à l’agent agressif provoquent des dégradations internes du matériau.
En résumé l’influence d’une addition varie avec sa nature, le ciment de caractérisation et l’échéance de mesure ; le dosage de l’addition et l’échéance de mesure ; le dosage de l’addition ainsi que sa finesse sont également des paramètres de premier ordre.
Un certains nombre de pistes restent à explorer :
• Comment le degré d’hydratation évolue-t-il à long terme en présence d’additions minérales et adjuvants ? Le microscope électronique à balayage constitue un outil de choix permettant non seulement de quantifier le degré d’hydratation mais aussi de préciser la structuration des phases.
• Etude d’autres paramètres d’influence :
- Finesse des additions avec un cobroyage poly additions, combinaison des différentes additions
- Mesures d’autres réponses de mélanges élaborés. - Transposition au matériau béton.