Gel interne de matrices cimentaires sous sollicitation mécanique
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This study deals with one of the main research backgrounds developed by the Mineral Materials Laboratory: the formulation of highly durable concretes. Usually, chemical air-entraining agents are used to improve the durability to winter environment of concrete. This addition leads to a drastic strength decrease. Therefore, to prevent from this phenomenon, the research goal was to find physical admixtures leading to a good durability of matrices. This study is divided into three parts. In the first part, the literature about behaviour of concrete in presence of freezing and thawing cycles is reviewed. The different types of water present in the matrix are one of the most important parameters governing that behaviour. In the second part, different types of physical admixtures are investigated by means of cement pastes. The results obtained show that the lower is the crystallinity of the matrix and at interfaces the better is the behaviour of the paste. The flexural strength of specimens is more adequate than the compressive strength to describe the behaviour of the paste. From these data, a damage parameter (D) can be computed. In the third part, the influence of metakaolin addition is analysed. Mortars are cast, containing or not air -entraining agents. They present a smaller cement to sand ratio than standard mortars in order to reproduce the actual cement to aggregates ratio of concrete. A special apparatus is developed to subject the samples to coup led thermal and mechanical stresses. The study of microstructures before and after testing allows to exp lain the good durability of mortars containing metakaolin.
Abstract FR:
Ce travail s'inscrit dans le cadre des préoccupations du Laboratoire des Matériaux Minéraux dont l'objectif est de formuler des bétons durables. La tenue au gel n'est actuellement assurée que par l'emploi d'entraîneurs d'air chimiques, qui conduisent à des chutes de résistance pénélalisant les bétons courants. L'étude comprend trois parties la première est consacrée à l'étude de la bibliographie abondante relative au gel. Un éclairage particulier met en évidence les différentes natures d'eaux contenues dans une pâte de ciment ainsi que leurs mobilités respectives ; la seconde traite de l'étude d'ajouts physiques susceptibles d'améliorer la durabilité au gel de pâtes pures. Les meilleurs sont testés sur mortiers normalisés. La caractérisation de la microstructure des pâtes et des interfaces montre l'impact défavorable des matrices très cristallisées et justifie le bon comportement de l'ajout de métakaolin (pouzzolane de synthèse). Les essais mécaniques de traction, beaucoup plus représentatifs que les essais de compression, permettent de définir une variable endommagement (D); dans la dernière partie est montré l'intérêt de l'utilisation de métakaolin et (ou) d'entraîneur d'air sur des mortiers dont la teneur en liant est comparable à celle de bétons ordinaires. Pour cela, un montage original est conçu pour tester les échantillons sous une double sollicitation : mécanique et thermique. L'analyse microstructurale des éprouvettes avant et après les essais corrobore le bon comportement des matrices à base de métakaolin. L'accélération des phénomènes de vieillissement par la sollicitation thermomécanique permet de classer rapidement différentes formulations.