Teneur en alcalin

La teneur en alcalin équivalent des bétons, déterminée à partir des concentrations en sodium et potassium (Na2Oéq = Na2O + 0,658K2O), a été mesurée sur les mêmes solutions que celles

utilisées pour la mesure du pH. La solution interstitielle est extraite par pression mécanique (cf. II.4.2.2). La concentration en alcalin du béton est un des paramètres d’entrée utilisé dans la modélisation des RGI. Il est donc essentiel de quantifier la lixiviation de ces espèces au cours de la dégradation.

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III.4.1.1.1 Cas de la RSI

La figure III-22 présente l’évolution de la concentration en alcalin équivalent, exprimée en mmol/l, contenu dans la solution interstitielle pour les bétons pathologiques et les bétons de référence en fonction de la racine carrée du temps de conservation dans l’eau. Les traits verticaux en bleu et en rouge représentent les points d’inflexion des courbes de gonflements respectivement pour les bétons CEMI-RSI-Ca et CEMII-RSI-si. Pour rappel, ces bétons ont suivi des cycles d’humidification/séchage pendant la cure. Le temps d’immersion dans l’eau a été de 14 jours. La teneur en alcalin n’a pas été mesurée avant la mise en eau. Cependant, elle a pu être estimée théoriquement (cf. II.5.2.1.1.1). Les points correspondant aux valeurs théoriques sont représentés par un rond sur la figure III-22 pour un temps d’immersion nul.

Figure III-22: Evolution de la teneur en alcalins équivalent dans la solution interstitielle des bétons CEMII-RSI-Si et CEMI-RSI-Ca

La lixiviation générée durant les premiers jours a considérablement diminué la concentration en alcalin. La concentration en Na2Oèq des bétons CEMII-RSI-Si et CEMI-RSI-Ca est

respectivement de 261 et 308mmol/l à seulement 14 jours de conservation sous eau. La lixiviation des alcalins continue à diminuer fortement par la suite. D’après le calcul théorique, la quantité d’alcalins lessivé mesurée au bout de 80 jours de conservation sous eau pour les bétons CEMII-RSI-Si et CEMI-RSI-Ca est respectivement de 60 et 56% par rapport à la valeur initiale. Les bétons de référence CEMII-RSI-Si-réf et CEMI-RSI-Ca-réf présentent à la même échéance une diminution de la concentration moins importante, respectivement de 46 et 21% par rapport à la valeur initiale. L’écart important de lixiviation entre le béton CEMI-RSI- Ca et sa référence observé à cette échéance provient principalement de la forte diminution des alcalins qui a eu lieu lors des cycles d’humidification et séchage pour le béton pathologique (cf. II.5.2.2.1). 0 100 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Na 2 O éq (m m o l/l) Temps d'immersion (j0,5₎ CEMII-Si CEMII-Si-ref CEMI-Ca CEMI-Ca-ref

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La quantité d’alcalins lessivé en fin d’expansion (200 jours d’immersion), pour les bétons

CEMII-RSI-Si et CEMI-RSI-Ca est respectivement de 78 et 70%. Ces résultats sont en accord avec ceux proposés dans la littérature malgré les différences entre les matériaux utilisés et les conditions de cure. En effet, (Al Shamaa, 2012) observe une lixiviation des alcalins d’environ 75% à 590 jours de conservation sous eau. (Martin, 2011) met en évidence un lessivage d’environ 80% au bout de 270 jours de conservation sous eau. La concentration en alcalins a également été mesurée dans l’eau de conservation des bétons (cf. Annexe 4).

Comme en témoigne les courbes d’expansion (cf. III.3.1.1), une importante lixiviation des alcalins a permis de favoriser le développement rapide de la RSI dans le béton.

III.4.1.1.2 Cas de la RAS

L’évolution de la teneur en alcalin équivalent contenu dans la solution interstitielle pour le béton CEMI-RAS est présentée sur la figure III-23. Les traits verticaux en vert représentent les points d’inflexion de la courbe de gonflements pour ce béton. La concentration calculée théoriquement pour ce béton est de 564mmol/l à l’échéance initiale (figure III-23). Lors de la mise en conservation sous eau à 28 jours, une lixiviation importante des alcalins est observée. Au bout de 80 jours de conservation, la quantité d’alcalin lessivé atteint 55%, ce qui est proche des valeurs obtenues sur les bétons atteint de RSI (56 et 60%), malgré la différence de température de conservation. Le béton CEMI-RAS-réf présente à la même échéance une lixiviation des alcalins similaire, de 52%. La concentration en alcalins a également été mesurée dans l’eau de conservation des bétons (cf. Annexe 4).

Figure III-23: Evolution de la teneur en alcalins équivalent dans la solution interstitielle du béton CEMI-RAS 0 100 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Na 2 O éq (m m o l/l) Temps d'immersion (j0,5₎ CEMI-RAS CEMI-RAS-réf

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Les alcalins étant un des principaux réactifs pour la formation du gel silico-alcalin, l’importante lixiviation observée durant les premiers jours a générée un arrêt rapide de l’expansion. Pour rappel, l’expansion du béton CEMI-RAS s’est stabilisé à environ 70 jours de conservation dans l’eau, correspondant au second trait vertical sur la figure III-23.

III.4.1.1.3 Cas du couplage

L’évolution de la concentration en alcalin de la solution interstitielle en fonction de la racine carré du temps pour le béton CEMI-RAS&RSI est présentée sur la figure III-24. Les traits verticaux en vert représentent les points d’inflexion de la courbe de gonflements pour ce béton. Comme il est observé dans le cas de la RAS et de la RSI, la lixiviation des alcalins diminue fortement lors du début de la mise en eau et s’atténue par la suite. Le taux d’alcalin lessivé au bout de 80 jours de conservation dans l’eau est de 63%, ce qui est similaire à ce qui mesuré dans le cas de la RSI et de la RAS (55 et 60%). L’endommagement engendré par le développement des pathologies semble donc avoir peu d’impact sur la lixiviation des alcalins. En effet, peu de différence ont été observées entre les bétons pathologiques et les bétons de référence. La concentration en alcalins a également été mesurée dans l’eau de conservation des bétons (cf. Annexe 4).

Figure III-24: Evolution de la teneur en alcalins équivalent dans la solution interstitielle du béton CEMI-RAS&RSI

Cette lixiviation a permis de favoriser le développement de l’ettringite différée dans le béton. De plus, il semblerait qu’une quantité suffisante d’alcalins soit présente pour le développement du gel silico-alcalin tout au long de l’expansion, la lixiviation des alcalins étant similaire au cas de la RAS (concentration en alcalin d’environ 200 mmol/l en fin d’expansion). 0 100 200 300 400 500 600 0 2 4 6 8 10 12 14 Na 2 O éq (m m o l/l) Temps d'immersion (j) CEMI-RAS&RSI CEMI-RAS-réf

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