III.1 Introduction :
Un béton ou un mortier de bonne composition, bien mis en place et ayant subi un bon traitement de cure, résiste à de très nombreuses actions chimiques. Mais sa résistance à certaines autres n’est limitée. Les dégâts de ces matériaux dus aux sulfates sont certainement connus Un grand nombre des chlorures attaquent toutefois également le béton, alors que certaines solutions légèrement basiques ainsi que de nombreuses combinaisons neutres inorganiques ou organiques sont inoffensives.
Le mortier est un composite constitué d’un squelette granulaire (sable) et d’un liant, la pâte de ciment hydratée. Cette pâte est un matériau poreux particulièrement ou complètement saturé en phase liquide.
III.2 Préparation du mortier:
III.2.1 Formulation du mortier :
Le mortier normal est un mortier qui sert à définir certaines caractéristiques de ciment et notamment la résistance à la compression. Ce mortier est réalisé conformément à la norme EN 196-1. C’est le mélange d’élément secs (1350 g de sable normalisé et 450 g de ciment) avec un rapport E/C = 0,5
L’eau de gâchage est un eau potable de robinet.
III.3 Procédure expérimentale:
Les échantillons d’essais sont des éprouvettes prismatiques (4×4×16 cm3).
Après démoulage des mortiers , ces éprouvettes sont divisées :
Celles qui sont immergées dans des solutions de concentrations différentes
(
5 % en MgSo
4, l'eau de sebkha(5% Nacl))
pour des échéances 7; 14 ; 21 et 28 jours. Et celles qui sont immergées dans l’eau potable(temoin) pour des séjours 7; 14 ; 21 et 28 jours.
III.4 Résistances mécaniques dans les milieux agressifs :
Cette étude expérimentale nous a permis d’obtenir des résultats concernant l’estimation de la résistances mécaniques à la compression dans un milieu agressif à différents pourcentages magnésium de sulfate (5% MgSO4)et l'eau de sebkha ( 5% Nacl ) .
III.4.1 Résistance mécanique des différents milieux:
Les résultats des résistances à la compression aux âges 7, 14, 21 et 28 jours des éprouvettes immergées dans l’eau témoins et de celles immergées dans les deux solutions (MgSO4 5 % ; et 5 % NaCl )sont fournis par les tableaux III.1 ,III.2, etIII.3 suivants :
Tableau III.1: Résistance à la compression des éprouvettes des mortiers de ciment CPA immergées dans différents milieux ( Témoin, MgSO4 et l'eau de sebkha Nacl).
différents milieux
Résistance à la compression (MPa) CPA
7j 14j 21j 28j
Eau temoin
37.42 40.56 44.97 48.64
Solution MgSO4
à 5%
27.12 28.68 30.85 35.89
Solution NaCl à 5%
29.78 32.08 34.89 38.52
Tableau III.2: Résistances à la compression des éprouvettes des mortiers de
ciment CPJ(matin) immergées dans différents milieux ( Témoin, MgSO4 et l'eau de sebkha Nacl).
différents milieux
Résistance à la compression (MPa)CPJ (matin)
7j 14j 21j 28j
Eau temoin
35.21 37.54 39.09 41.12
Solution MgSO4
à 5%
27 28.5 30.11 35.44
Solution NaCl à 5%
28.66 31.10 34.58 37.78
Tableau III.3: Résistances à la compression des éprouvettes des mortiers de
ciment CPJ(chamel) immergées dans différents milieux ( Témoin, MgSO4 et l'eau de sebkha Nacl).
différents milieux
Résistance à la compression (MPa)CPJ(chamel)
7j 14j 21j 28j
Eau temoin
24.92 26.77 29.35 31.00
Solution MgSO4
à 5%
21.45 22.77 24.03 26.18
Solution NaCl à 5%
22.55 24 25.65 27
III.4.2 Durabilité (variation de masse dans les milieux agressifs ) :
Les résultats relatifs à l’attaque chimique des éprouvettes sont donnés par le tableau III.4 suivant :
Tableau III.4: Variation de masse des éprouvettes des mortiers de ciment CPA immergées dans différents milieux.( Témoin, MgSO4 et l'eau de sebkha Nacl).
différents milieux
variation de masse ΔM (%) pour CPA
7j 14j 21j 28j
Eau temoin
0 0 0 0
Solution MgSO4 à 5%
0.55 0.63 0.74 0.89
Solution NaCl à 5%
0.87 0.82 0.76 0.65
Tableau III.5: Variation de masse des éprouvettes des mortiers de ciment CPJ(matin) immergées dans différents milieux.( Témoin, MgSO4 et l'eau de sebkha Nacl).
différents milieux
variation de masse ΔM (%)
pour CPJ(matin)
7j 14j 21j 28j
Eau temoin
0 0 0 0
Solution MgSO4 à 5%
0.49 0.55 0.66 0.79
Solution NaCl à 5%
0.85 0.78 0.69 0.57
Tableau III.6: Variation de masse des éprouvettes des mortiers de ciment CPJ(chamel) immergées dans différents milieux.( Témoin, MgSO4 et l'eau de sebkha Nacl).
différents milieux
variation de masse ΔM (%)
pour CPJ(chamel)
7j 14j 21j 28j
Eau temoin
0 0 0 0
Solution MgSO4 à 5%
0.45 0.52 0.62 0.74
Solution NaCl à 5%
0.81 0.71 0.58 0.42
III.5 Evaluation de la résistance à la compression:
La figure III.1 représente la résistance à la compression des mortiers immergés dans la solution de 5%MgSO4 et 5% NaCL. du ciment CPA
Figure III.1 : L’évolution de la résistance à la compression de ciment CPA en fonction de la période d’immersion en 5%MgSO4 et 5% NaCL
Figure III.2 : L’évolution de la résistance à la compression de ciment CPA
On remarque que la résistance à la compression évolue positivement jusqu’à 28 jours pour le ciment CPA dans les différents milieux .
Resistance a la compression de ciment CPJ (matin) ;
FigureIII.3 : L’évolution de la résistance à la compression de ciment CPJ(matin)en fonction de la période d’immersion en 5%MgSO4 et 5% NaCL
Figure III.4 : L’évolution de la résistance à la compression de ciment (matin)
La figure III.3 montre Les chutes de résistance à la compression engendrées suite à l’attaque du sulfate de magnésium pour le ciment CPJ (matin) et l’attaque de chlorure de sodium par
rapport ciment de CPA sa chute à un certain âge est due à la formation de l’ettringite et le gypse qui remplissent les micropores menant à une structure dense, au delà d’un certain âge la formation de ces produits expansifs cause la destruction de la pâte de ciment durcie et sa fissuration ce qui influe négativement sur les caractéristiques mécaniques des mortiers.
L’agression chimique due aux solutions de sulfate de magnésium, après leur pénétration dans la matrice cimentaire, se caractérise par leur réaction avec les hydrates et le changement de leur structure.
Les réactions chimiques des sulfates avec la pâte de ciment donnent naissance à des produits fortement expansifs, l’attaque du l’aluminate de calcium forme le sulfoaluminate de calcium (3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O) connu sous le nom d’ettringite et l’attaque de la portlandite Ca(OH) 2 qui forme le gypse (CaSO4.2H2O).
Des recherches récentes ont montré une nouvelle forme d’attaque due à la formation de la thaumasite (CaO.SiO2.CaSO4CaCO3.14H2O). La formation de ce produit expansif est favorable à des températures de 5° C et en présence du calcaire.
Le gypse et l’ettringite, éventuellement de la thaumasite, formés occupent un volume plus grand que celui des composants solides à partir desquels ils se forment, leur formation causant ainsi le gonflement et la fissuration de la pâte. Les pressions exercées lors de la formation des produits expansifs influent sur les caractéristiques mécaniques des bétons et mortiers lorsqu’ils sont dans un environnement ou il existe une source de sulfate et c’est le cas des mortiers à base de différents types de ciments étudiés, a un certain âge il une décroissance de la résistance à la compression des mortiers immergés en milieux sulfatés et le même constat pour les résistance à la compressiopn.
Resistance a la compression de ciment CPJ (chamel) ;
Figure III.5 : L’évolution de la résistance à la compression de ciment CPJ(chamel)en fonction de la période d’immersion en 5%MgSO4 et 5% NaCL
Figure III.6 : L’évolution de la résistance à la compression de ciment CPJ(chamel) La diminution de résistance à la compression de l’ensemble des mortiers attaqués par
l’attaque de chlorure par rapport au sulfate de magnésium peut être expliquer par la formation de la brucite (MgSO4) en plus du gypse et l’ettringite et la substitution ionique des ions Ca++
par les ions Mg++ dans les C-S-H. Ces M-S-H sont des gels faiblement cohésifs ce qui affecte considérablement la solidité des pâtes de ciment durci, la figure III.5 montre que les
résistance à la compression des mortiers immergés dans la solution MgSO4 sont inférieures à celles immergés en solution Nacl.
III.6 Suivi de l’évolution de masse:
III.6.1 Variation de masse d’éprouvette de ciment CPA:
La figure III .7 montre la variation de la masse des éprouvettes confectionnées à base de différents ciments en fonction du temps d’immersion dans l’eau témoin.
Figure III.7 : Variation de la masse de CPA
d’immersion en 5 % MgSO4 et 5% NaCL.
Figu re III.8 : Variation de la masse de CPA
On constate une augmentation permanente de la masse concernant les mortiers immergés dans l’eau témoin. Avant 28 jours on remarque que l’augmentation de la masse des mortiers du ciment CPA inférieure à celle du mortier témoin (ciment sans ajout). le gain en masse des mortiers avec 5 % MgSO4 par rapport aux mortiers sans ajouts.
Les figures III.6 et III.7 nous illustrent la variation de la masse en fonction du temps des mortiers immergés respectivement dans 5 % Nacl, et 5 % MgSO4.
Variation de masse d’éprouvette de ciment CPJ(matin):
Figure III.9 : Variation de la masse CPJ (matin) d’immersion en5 % MgSO4 et 5% NaCL.
F igure III.10 : Variation de la masse CPJ (matin)
D’après ces figures, on constate une augmentation régulière de poids des mortiers avec le temps jusqu’à 28 jours. Le gain en masse suite aux attaques sulfatiques est 2.5 supérieur au gain en masse enregistré dans le cas des mortiers conservés en eau témoin.
Figure III.11 : Variation de la masse CPJ (chamel) d’immersion en 5% MgSO4 et 5% NaCL
Figure III.12 : Variation de la masse CPJ (chamel)
L’augmentation de la masse des mortiers immergés en solutions sulfatiques peut être expliquée par la formation des produits volumineux. L’attaque du mortier par les sulfates
résulte d’une réaction chimique qui se produit en présence d’eau entre les ions sulfates et l’aluminate de calcium hydraté (C3A), et /ou les éléments constitutifs de l’hydrate de calcium de la pâte de ciment durcie. Les produits qui résultent de ces réactions sont l’hydrate
sulfoaluminate de calcium communément appelé « Ettringite » et l’hydrate de calcium mieux connu sous le nom de « gypse ». La formation d’ettringite est liée à une augmentation de huit fois le volume initial.
III.7 l’action du MgSO4:
Le sulfate de magnésium est très agressif par rapport l’attaque de chlorure, ceci est du à sa double action qui se traduit par :
a) Formation de la brucite :
Ca (OH) 2+ MgSO4 → CaSO4 + Mg (OH) 2
Mg (OH) 2 :labrucite est caractérisée par une faible solubilité et un pH faible Formation de l’ettringite secondaire à partir du C3A anhydre résiduel :
C3A + 3CaSO4.2H2O + 26 H2O → C3A.3CaSO4.32H2O b) substitution des ions Ca++ par les ions Mg++ dans les C-S-H : C-S-H + MgSO4 →CaSO4.2H2O + (C, M)-S-H
L’augmentation de la masse dans le cas de l’attaque du Sulfate de magnésium MgSO4 par rapport à l’attaque de chlorure Sodium , peut être expliqué par la formation de la brucite (Mg(OH) 2), qui est un produit très peu soluble.
III.8 CONCLUSION :
Les résultats obtenus dans cette étude nous ont permis d’aboutir aux conclusions suivantes :
Les caractéristiques mécaniques et durabilité(variation des trois type de ciment on été détermines par des essais en laboratoire).
classiques physico-chimiques.
les résistances mécaniques sont sensibles aux milieux agressif dans lesquels les éprouvettes ont été conservées ;
Evolution des résistances à la compression pour les mortiers immergés
dans l’eau témoin, et Sulfate de magnésium 5% MgSO4 et 5% l'attaque de chlorure Sodium
Diminution de ces résistances pour les mortiers immergés dans Sulfate de magnésium à 5%MgSO4 et 5% de l'attaque de chlorure Sodium ha par rapport l'eau témoin
pour la durabilité (variation de masse) 5% MgSO4 a gain de masse(forme brucite) .
et ou remarque il ya un diminution de masse des éprouvette immergé dans l'eau de sebkha.
