147 Figure 23 : Influence de la cure sur la masse volumique apparente en fonction de la porosité

L’ordonnée à l’origine et le coefficient directeur de chaque droite de tendance est censé représenter la

masse volumique spécifique moyenne des échantillons de mortier pour chaque cure.

R e l a t i o n m a s s e v o l u m i q u e a p p a r e n t e – p o r o s i t é

Des précédentes conclusions peut être déduite une loi permettant de prévoir la porosité de nos échantillons de mortiers au laitier de haut-fourneau après une cure à 100 % d’humidité relative (normalisée et froide), quel que soit le taux de substitution du clinker :

€

φ = 100 − ^ρapp

2,52^{× 100} ± 0,6 [%] Eq. IV-2

P e r m é a b i l i t é

La Figure IV-24 nous permet de remarquer d’une part que la perméabilité se corrèle aussi bien avec la porosité déterminée par porosimétrie à l’eau qu’avec le produit du carré du rayon caractéristique déterminé par injection de mercure et cette porosité. D’autre part, que ces corrélations sont propres à chaque groupe d’échantillons issus d’une même cure.

Après la cure normalisée et la cure sèche, la perméabilité augmente avec la porosité, alors qu’après la cure froide, la perméabilité des échantillons de mortier tend à diminuer lorsque la porosité augmente. L’influence du taux de substitution du clinker par le laitier doit d’abord être définie pour comprendre ces comportements.

IV-2. Influence de la cure

IV-148 A.

B. ha

Figure IV-24 : Influence de la cure sur la relation perméabilité intrinsèque K. A : en fonction de la porosité ; B : en fonction du produit du carré du rayon caractéristique avec la porosité. L’échelle logarithmique nécessaire étant donné l’étendue des valeurs de porosité donne aux droites de tendance

l’allure d’une fonction logarithme.

C o e f f i c i e n t d ’ a b s o r p t i o n c a p i l l a i r e

Lors des 180 premières minutes (14 min1/2), c’est-à-dire, lors de la phase d’absorption de l’eau par l’échantillon à l’état sec, on observe pour toute les nuances de ciment une augmentation des cinétiques d’imbibition capillaire après une cure froide et une cure sèche (Figure IV-25).

Le coefficient d’absorption capillaire double après une cure froide : par exemple, pour l’échantillon IF-SC 0,45 composé de 45 % de laitier de haut-fourneau d’une finesse de mouture de 4700 cm2.g-1 et de 55 % de clinker d’une finesse de mouture de 5700 cm2.g-1 (CEM I 52,5 R), le coefficient d’absorption

IV. Etude de la porosité des mortiers

IV-149 capillaire augmente de 0,6.10-2 g.s-1/2 cm-2 après la cure normalisée à 1,1.10-2 g.s -1/2.cm-2 après la cure froide.

Toujours pour l’échantillon donné en exemple ci-dessus, ce même coefficient d’absorption capillaire triple après une cure sèche : il augmente de 0,6.10-2 g.s-1/2 cm-2 après la cure normalisée à 1,9.10-2 g.s-1/2.cm-2 après la cure normalisée.

A.

B.

Figure IV-25 : Influence de la cure sur les absorptions capillaires des échantillons de mortiers (échantillon de référence cure normalisée, CEM I – 4700). A : IF-SC 0,45 mélange de CEM I et 45

% de laitier de haut-fourneau (finesses de mouture respectives 5100 et 4100 cm2.g-1) ; B : IC-SF 0,6 mélange de CEM I et 60 % de laitier de haut-fourneau (finesses de mouture respectives 4700 et 4500

IV-2. Influence de la cure

IV-150

L’augmentation des cinétiques d’absorption capillaire après une cure sèche est cohérente avec l’augmentation de la porosité comme le montre la Figure IV-26 et l’augmentation des diamètres d’accès aux pores, précédemment mis en évidence [Bur et al., 2010b]. Après une cure froide, les coefficients d’absorption capillaire sont indépendants de la porosité (Figure IV-26).

IV. Etude de la porosité des mortiers

IV-151

C o n c l u s i o n

Les influences des cures froide et sèche sur la porosité et les propriétés liées à sa géométrie sont résumées en Tableau IV-2.

La cure froide induit des perméabilités ainsi que des coefficients de capillarité supérieurs, ces résultats ne s’expliquent pas avec les paramètres que sont la porosité, totale ou libre et le diamètre du rayon caractéristique qui ne sont pas modifiés après cette cure. Seule une moindre tortuosité, paramètre non évalué dans cette étude, pourrait expliquer cette augmentation des perméabilités.

Après une cure sèche, seule la porosité libre (en proportion de la porosité totale) diminue. La perméabilité et les cinétiques d’absorption augmentent de manière proportionnelle avec la porosité totale. Contrairement à ce qui est observé pour les échantillons issus de la cure normalisée, la porosité totale apparaît comme le facteur prédominant qui influence la perméabilité ainsi que le coefficient de capillarité. La présence plus importante des pores de grands diamètres après une cure sèche explique que la relation entre porosité et propriétés de transfert de fluides soit différente de celle induite par les autres cures, toutes nuances cimentaires confondues.

Certaines propriétés ne peuvent être expliquées par la seule influence de la cure, ce qui nous amène à caractériser l’influence de la proportion de laitier de haut-fourneau pour ces échantillons.

Paramètres Cure froide cure sèche

Porosité totale  

Porosité libre

(en proportion de la porosité totale)  

Rayon caractéristique  ()

Pores de grand diamètre − 

Masse volumique spécifique  

Perméabilité  

Coefficient d’absorption capillaire  

Tableau IV-2 : Synthèse de l’influence de la cure sur la porosité et les propriétés liées à sa géométrie par rapport à la cure normalisée.

IV-3. Influence de la proportion laitier

IV-152

3. I

La composition initiale des ciments conditionne la nature et la proportion des phases formées lors de l’hydratation. Ces phases apparaissent à la surface des grains de ciment anhydre et finissement par « s’entremêler » pour former un ensemble cohérent. Ainsi, la quantité de ces phases ainsi que leur structure et texture influencent la porosité dans son ensemble : distribution de la taille des pores, tortuosité des « chemins » continus qui connectent un ensemble de pores plus ou moins important.

V o l u m e s p o r e u x

La porosité des échantillons de mortiers soumis à la cure normalisée augmente en moyenne de 12 % (le taux de porosité passe de 14,9 à 16,7 %) quand ils sont composés de 80 % de laitier de haut-fourneau (Figure IV-27). Pour les échantillons de mortier composés de 45 ou 60 % de laitier de haut-fourneau, la porosité totale accessible à l’eau est comparable à celle de l’échantillon de référence : en effet, la variation est en moyenne de -0,3 % et ne peut pas être considérée comme significative.

Après la cure froide et en comparaison à l’échantillon de référence, la substitution du clinker par du laitier de haut-fourneau à hauteur de 45 % ne modifie pas la porosité totale accessible. Une substitution de 60 % implique une augmentation négligeable de 4 % (le taux de porosité passe de 14,9 à 15,5 %) et une substitution à hauteur de 80 % augmente la porosité de 15 % (le taux de porosité passe de (14,9 à 17 %). Comparativement à la cure normalisée, le taux de porosité augmente de :

• 0 % pour l’échantillon de référence (0 % de laitier),

• +0,3 % en moyenne pour les échantillons contenant 45 % de GGBS, • +0,8 % en moyenne pour les échantillons contenant 60 % de GGBS, • +0,3 % en moyenne pour les échantillons contenant 80 % de GGBS. L’influence de la cure froide sur le taux de porosité est donc bien négligeable comme montré précédemment et ce pour toutes les compositions cimentaires.

Après une cure sèche, la porosité des échantillons de mortier augmente de façon linéaire avec la proportion de laitier [Bouikni et al., 2009; Bur et al., 2010a] (Figure IV-27) de la manière suivante :

Eq. IV-3

avec x le taux de substitution du clinker et Φ0 la porosité de l’échantillon de référence (taux de substitution nul). _!

IV. Etude de la porosité des mortiers

IV-153