Mounanga et al. - AUGC 2004

Pierre MOUNANGA

, Abdelhafid KHELIDJ

, Ahmed LOUKILI

et Guy BASTIAN

Étude expérimentale

du comportement thermique et comportement thermique du retrait endog du retrait endog è è ne ne de pâtes de ciment au très jeune âge

1

I.U.T. de Saint - Nazaire ;

École Centrale de Nantes

UMR CNRS 6183

1. Contexte de l’étude

2. Retrait endogène au très jeune âge 3. Propriétés thermophysiques

4. Le concept de maturité 5. Conclusion

Plan de la

présentation

Eau Ciment

Hydratation

Ciment

Hydrate Pore

1. 1. ^{Contexte Contexte} de l’étude : de l’étude : Déformations au très jeune âge Déformations au très jeune âge

Contexte Camp. exp. Retrait endogène Thermique Maturité Conclusion

Exothermie de l’hydratation

Déformations d'origine physico-chimique Contraction Le Chatelier

Retrait endogène

Déformations libres totales

Conditions structurales

Déformations

empêchées Contraintes Fissuration

précoce

> Résistance en traction

Fissures

Campagne expérimentale Campagne expérimentale

Contexte Camp. exp. Retrait endogène Thermique Maturité Conclusion

4.8 – 5.3 kg

Taille

d’échantillon Période d’investigation

• Évolution physico-chimique (degré d’hydratation)

• Contraction Le Chatelier

• Retrait endogène volumique

• Propriétés thermophysiques

0 – 24 h

40 – 80 mg 80 – 120 g

20 – 30 g

Influence de la température sur le retrait endogène Caractérisation précise du comportement thermique

Pâtes de ciment à faible rapport Eau/Ciment

C

S

C

S

C

AF C

A

Ciment étudié

3. Retrait endogène 3. Retrait endogène

Contexte Camp. exp. Retrait endogène Thermique Maturité Conclusion

10°C 40°C

20°C 50°C

30°C

• Mesure par pesée pesée hydrostatique

hydrostatique

0 10 20 30 40 50 60

0 1 2 3 4

5 Retrait endogène volumique (mm

/g)

Degré d’hydratation (%)

E/C= 0.25

~ prise Vicat

Entre 7 et 50% d’hydratation et de 10 à 50°C, relation quasi-

linéaire entre degré d’hydratation et retrait endogène vol.

4. 4. Propriétés thermophysiques Propriétés thermophysiques

Contexte Camp. exp. Retrait endogène Thermique Maturité Conclusion

0 10 20 30 40 50 60 70 0,5

0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Degré d’hydratation (%) Conductivité thermique (W/m K)

E/C= 0.25 E/C= 0.30 E/C= 0.35 E/C= 0.40

2,0 3,0 4,0 5,0

0 10 20 30 40 50 60 70 Degré d’hydratation (%) Capacité calorifique (10

xJ/m

K)

En conditions endogène et isotherme :

Conductivité thermique ; Capacité calorifique

5. Le concept de maturité

5. Le concept de maturité – – Définition Définition

Contexte Camp. exp. Retrait endogène Thermique Maturité Conclusion

Age t Propriété

T _ref T>T _ref

Age équivalent t _eq.

Propriété

T _ref T>T _ref

Prévoir l’évolution des propriétés du matériau (Saul, 1951)

d’Arrhenius Loi τ

τ ^{T d}

T R

t E

t

ref

eq = − a −

0

1 )

( exp 1

Si E

connue

5. Le concept de maturité

5. Le concept de maturité – – Application Application à la contraction Le Chatelier

à la contraction Le Chatelier

Contexte Camp. exp. Retrait endogène Thermique Maturité Conclusion

1 6 12 18 23

0 5 10 15 20 25 30

10°C 40°C 30°C

20°C 50°C

Contraction Le Chatelier (mm

/g de ciment)

Age (heures)

• Mesure par pesée hydrostatique pesée hydrostatique

• Forte influence de la température

température sur la pente initiale des courbes

Application du principe de maturité

constante 1

)

ln ( = − +

∆

∆

∆

T R E t

V

-0.5 0.5 1.5 2.5

0.0030

Ln(∆∆∆∆(∆∆∆∆V)/∆∆∆∆t)

0.0032 0.0034 0.0036

1/T (K

)

constante 1

)

ln ( =− +

∆

∆

∆

T R E t

V _a

5. Le concept de maturité revisité 5. Le concept de maturité revisité

Contexte Camp. exp. Retrait endogène Thermique Maturité Conclusion

24

1 6

12 18

0 1 2 3 4 5 6 7

Vitesse de la contraction Le Chatelier (mm

/g h)

20°C 10°C 30°C

40°C 50°C

Énergie d’activation app. :

40500 J mol

Conclusion Conclusion

Contexte Camp. exp. Retrait endogène Thermique Maturité Conclusion

• Relation quasi-linéaire entre le degré d’hydratation le degré d’hydratation et le retrait endogène volumique

retrait endogène volumique au très jeune âge

• Propriétés thermophysiques : Propriétés thermophysiques : Conductivit

Conductivit é é thermique : thermique : Capacit

Capacit é é calorifique volumique : calorifique volumique :

• Application du concept de maturité au retrait chimique

É É nergie d nergie d ’ ’ activation apparente activation apparente du liant au tr du liant au tr è è s jeune âge s jeune âge

Pour le ciment étudié…