Influence du changement de composition chimique de l’eau

La deuxième campagne de l’essai à flux continu a pour objectif d’étudier la sensibilité d’un ciment à un changement de composition chimique de l’eau. En effet, il est nécessaire de se rappeler le contexte dans lequel les matériaux cimentaires seront utilisés. Ils serviront de contenant pour des eaux en cours de traitement en vue de potabilisation. Les eaux peuvent provenir de réserves souterraines mais aussi de rivières, ou même parfois de bassin tampon, et donc leurs compositions chimiques sont amenées à évoluer avec le temps, en fonction des conditions météorologiques notamment. La conductivité, le pH et la turbidité de l’eau a été suivie à différents points dans une station de traitement d’eau potable (Annexe 6, Annexe 7 et Annexe 8). Ces mesures témoignent de la variabilité de la composition chimique de l’eau. Ainsi, la conductivité de l’eau en arrivée de la station de traitement oscille entre 200 et 640 µS/cm. A cet endroit, le pH peut être égal à 6,7 comme 9,5, et enfin la turbidité varie de 0

Chapitre V - Vers une approche performantielle de la lixiviation par une eau minéralisée

151 à plus de 140 NFU. Ainsi, un même ouvrage en béton ne sera pas toujours en contact avec une eau de même composition chimique. Il convient alors de se demander s’il ne serait pas préférable, dans ce cas, d’avoir un ciment qui soit insensible à ce changement. En effet, si, avec l’évolution des compositions chimiques de l’eau, le béton était amené à subir en alternance les mécanismes de lixiviation d’une eau entartrante et puis les mécanismes de lixiviation par une eau agressive. Il se pourrait qu’il soit, à terme, plus affecté (Helmer, 2018).

Le comportement de mortiers à base de ciments différents : CEMI, CEMIII et CEMV est comparé, face à de la lixiviation par deux solutions différentes. La composition des ciments étudiés est donnée au chapitre 2. Le rapport eau sur ciment adopté est égal à 0,5, contrairement à paragraphe 2. Les deux solutions ont été fabriquées de la même façon que dans le paragraphe précédent, de manière à avoir une solution agressive, avec un indice de Langelier négatif, et une solution entartrante.

3.1 Résultats et discussions

Les évolutions induites par les deux solutions pour les différentes éprouvettes sont comparées pour en déduire leur sensibilité au changement de composition chimique de l’eau environnante. Pour ce faire, la distance quadratique moyenne entre les variations de masse induites par les deux solutions à un instant donné est utilisée :

√ Eq. 49

Les distances sont représentées au cours du temps en fonction des différents ciments utilisés. Cet indicateur a pour avantage de ne pas perdre l’information sur l’écart à l’origine des points de perte de masse. L’analyse de ces résultats doit tenir compte du type de ciment utilisé.

3.1.1 Cas des ciments CEMI

Les ciments de type CEMI sont ceux qui ont subi le plus d’écart entre les variations induites par les deux solutions (Figure 92). En effet, les éprouvettes CEMI-1 et CEMI-2 ont subi une perte de masse avec EV-ag (Figure 93) et un gain de masse avec la solution EV-ent (Figure 94). On peut déduire de cette comparaison que les ciments CEMI sélectionnés pour notre étude ont une sensibilité importante au changement de composition chimique de l’eau environnante.

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152 Figure 92. Distance quadratique entre les variations de masse induites par la solution

entartrante et par la solution agressive (cas des CEMI).

Figure 93. Variations de masse des éprouvettes CEMI immergées dans la solution

agressive (EV-ag).

Figure 94. Variations de masse des éprouvettes CEMI immergées dans la solution

entartrante (EV-ent).

3.1.2 Cas des ciments composés

Les ciments CEMIII et CEMV ont un comportement semblable aux CEMI, avec des amplitudes de variations plus faibles (Figure 95). Ils présentent une perte de masse dans les deux solutions, qui s’avère plus importante avec la solution agressive EV-ag (Figure 96 et Figure 97). Leur sensibilité au changement d’eau est donc globalement moins importante que les CEMI. Ce résultat peut s’expliquer par la présence de laitier. Une fois hydraté, celui-ci diminue proportionnellement la quantité de portlandite formée par rapport à un ciment classique. Etant donné que la portlandite est un des principaux minéraux dissous pendant la lixiviation, le fait pour un ciment d’en contenir moins en

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153 proportion, engendre une moins grande sensibilité à la lixiviation par des eaux naturelles. De plus, le laitier hydraté a pour effet de réduire le coefficient de diffusion de la matrice cimentaire. Ainsi, les ions agressifs et lixiviés circulent moins rapidement et les échanges entre la solution porale et la solution lixiviante sont plus lents. La présence de laitier entraine donc une moins grande sensibilité à l’indice de Langelier.

Figure 95. Distance quadratique entre les variations de masse induites par la solution entartrante et par la solution agressive (cas des ciments composés).

Figure 96. Variations de masse des éprouvettes CEMIII et CEMV immergées dans

la solution agressive (EV-ag).

Figure 97. Variations de masse des éprouvettes CEMIII et CEMV immergées dans

Chapitre V - Vers une approche performantielle de la lixiviation par une eau minéralisée

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3.2 Conclusion intermédiaire

L’intérêt de cet indicateur est de montrer la sensibilité d’un ciment à la composition de l’eau et donc à l’indice de Langelier. On remarque que les ciments composés ont un avantage sur les ciments CEMI, probablement du fait de leur moindre proportion de portlandite.