Essais de résistances en compression

Les essais de résistance en compression permettent de caractériser la performance mécanique des différentes formulations en fonction de différentes échéances. Les premiers essais sont réalisés avec les fines B2.1 pour des taux de substitutions allant de 0 (ciment contrôle) à 90 % de fines de brique (Figure III.13).

Une différence de comportement est observée entre les échantillons ainsi qu’en fonction du temps. Les échantillons peuvent être divisés en trois catégories en fonction du taux de substitution :

99 - faibles taux de substitution : échantillons avec 10 et 20 % de fines de brique. Pour ces échantillons, le comportement jusqu’à 28 jours est proche de celui du contrôle, avec une vitesse de réaction importante au jeune âge (inférieur à 7 jours) puis une montée plus progressive jusqu’à 28 jours. Pour un ciment Portland, l’asymptote de résistance en compression est atteinte à 28 jours. Le gain de résistance pour les échantillons avec les fines de brique est continu et n’atteint pas son maximum à 90 jours. La résistance pour le ciment est de 56 MPa à 90 jours et 65 MPa et 59 MPa, respectivement, pour les échantillons B2-10% et B2-20%. D’après certaines études [70,80,135], une substitution avec un taux de 10 % de fines de brique permet d’atteindre une résistance mécanique supérieure à celle du ciment, ce qui est en accord avec notre résultat.

- taux moyens de substitution : échantillons avec 30, 40 et 50 % de fines de brique. L’évolution du gain en résistance est le même que pour les faibles taux de substitution, mais la résistance est plus faible et diminue avec l’augmentation en fines de brique.

- forts taux de substitution : échantillons avec un taux supérieur à 50 % de fines de brique. Le comportement est différent avec une vitesse de réaction plus lente et des résistances atteintes plus limitées, d’autant plus que le taux de fines est important. Le gain en résistance est plus marqué après 28 jours. Ce gain de

100 résistance après 28 jours marque l’apparition de la réaction pouzzolanique des fines de brique avec l’apport de Portlandite produite par la réaction d’hydratation du ciment.

La résistance à la compression des pâtes pour les différents taux de substitution sur les trois types de fines de brique est présentée sur la Figure III.14 (pour les fines de type B2, ce sont les fines B2.2 qui sont utilisées). Une évolution similaire est observée pour les trois tailles de particules. La résistance à la compression des pâtes de ciment diminue avec l'augmentation de la proportion de fines de brique pour tous les mélanges contenant des fines B1, B2 et B3.

De 1 à 7 jours, une résistance plus importante est observée sur les échantillons contenant des fines de type B1 par rapport aux autres types de fines. La réaction d’hydratation est plus rapide avec les fines B1 entrainant des performances mécaniques supérieures au jeune âge.

À 28 jours, les mélanges avec les fines B2 et B3 rattrapent leur retard par rapport aux fines B1.

Pour les faibles taux de substitution à 90 jours (10 et 20 %), les mélanges avec B2 semblent plus efficaces que les mélanges avec B1 et B3.

À 180 jours, la résistance est équivalente au contrôle pour les échantillons avec un taux de substitution de 10 %, quel que soit le type de fines.

Figure III-14 Essais de résistance en compression sur les formulations avec les trois types de fines : B1, B2 et B3.

101 Dans les mélanges avec 80 % de fines de brique, la montée en résistance est importante à 90 jours, notamment pour les fines B1. Cette montée en résistance plus tardive peut être liée à l’activité pouzzolanique des fines de brique entrainant la précipitation de phases hydratées et ainsi l’augmentation en résistance.

Les performances obtenues sont équivalentes entre les types B1 et B2 jusqu’à 20 % de substitution. La granulométrie beaucoup plus fine des B1 n’engendre pas une résistance plus importante. Les mélanges avec les fines B3 offrent néanmoins des résistances plus faibles, liées à la taille plus grossière des particules.

Les résistances mécaniques sont fortement impactées au-delà du taux de substitution de 20 %, ce qui est en accord avec les résultats de Yang et al [136]. Il est à noter que les mélanges avec 80 % de fines de brique permettent d’obtenir des résistances supérieures à 10 MPa avec les fines de type B1, la résistance est même de 34 MPa.

Une différence de performance est notée entre les fines B2.1 et B2.2, notamment pour les faibles taux de substitution (10 et 20 %). Les résultats en compression pour les fines B2.1 sont supérieurs aux résultats obtenus avec les fines B2.2. Cette différence peut être expliquée par le taux d’ultra-fines plus important dans les fines B2.1 que dans les B2.2, avec 7,5 % de fines inférieures à 1 µm pour B2.1 et 3,7 % pour B2.2 Les ultra-fines dans les formulations B2.1 pourraient permettre d’obtenir de meilleures résistances.

102 L'indice d'activité (SAI) est calculé à partir du rapport de la résistance à la compression de l'échantillon à celle au ciment témoin. Les résultats sont présentés sur la Figure III.15. Le SAI est analysé pour mettre en évidence l'impact de l'activité pouzzolanique des fines de brique [125,136]. Cet indice est calculé pour chaque échéance et chaque échantillon. Dès le premier jour, une différence entre fines dans la vitesse de réaction est visible. L’effet de nucléation des fines de brique B1 est plus important, il entraine une montée en résistance plus rapide. L’écart s’amenuise pour les faibles taux de substitution à 28 jours, notamment pour les fines B2. Pour les mélanges avec 10 et 20 % de fines B1 ou B2, l’indice d’activité est équivalent à partir de 90 jours et le reste à 180 jours, pour atteindre un coefficient supérieur à 0,9.

103 Pour les taux supérieurs à 30 %, l’écart de résistance est conservé entre les trois types de fines. La performance mécanique diminue avec l’augmentation en taille des particules fines.

L’impact de la finesse est bien visible avec le taux de substitution de 80 %. Le SAI est nettement supérieur pour les fines de type B1. La surface spécifique plus importante entraine dans un premier temps un effet de nucléation puis une accélération de l’augmentation en résistance due à la réaction pouzzolanique.