| Titre : | Effet de la substitution du sable de rivière pardusable de carrièresur la durabilité des bétons à base de différents ciments algériens dans des environnements chimique |
| Auteurs : | Tarek Djedid, Auteur ; Abdelhamid Guettala, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2020 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | sable de carrières,sable de rivières,durabilité,béton,environnement agressif. |
| Résumé : | Pour obtenir une valorisation sérieuse et rentable de sable issus des gisements de concassage des roches, et pour une protectionréellede l’environnement, les sables concassés qui existent en quantité suffisanteautour du territoire national algérien doivent aujourd’hui l’une des solutions de la rareté des sables naturelsdansle secteur de construction.Le but principal de cette rechercheet de choisir en premier temps un pourcentage adéquat de substitution d’unsable de rivière par un sable de carrière dans le béton conservé dans les eaux remontées de la nappe phréatique. Les pourcentages de substitution qui ont été testéslors de ce travail sont: (0%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, et 100%), et nous avons examinél’effetde cette substitution sur les propriétés du béton frais et durçi.Les résultats montrent clairement que le béton à50% de substitution gagne le meilleur poids spécifique,qui correspond à unemaniabilité plastiquepour un rapport E/C = 0.5. L’idée d’abaissement de ce rapport a été incarnée, en incorporant un super plastifiant de haute qualitépour atteindre un rapport E/C = 0.42 avec lamême condition de maniabilité .Une fois le mélange a étéréalisé avec le dernier rapport, les différentes résistancesmécaniquesdu béton de 50% de sable de carrière ont été suscitéesune évolution par apport aux celles du béton témoin, et ce,malgré les conditions de conservationsagressives. Les critères de durabilité sont également exécutés afin de donner des résultats préférentiels de la part du béton modifié avec le sable de carrière. Nos investigations touchent également les propriétés microstructurales du béton modifié par sable de calcaire concassé, ainsi que le béton témoin.Les résultats ont montrédes intensités inférieures desproduits d’hydratation nuisibles du mélange modifié par le sable de carrière par rapport au béton témoin.Cette analyse assure fortement la rentabilité d’utilisation dusable de calcaire concassé dans la confection du béton ordinaire pour garder des bonnes résistances mécaniques, stabilité dimensionnelle et durabilité adéquate. |
| Sommaire : |
VTABLE DES MATIÈRESRemerciements......................................................................................................iRésumé..................................................................................................................iiAbstract................................................................................................................................iiiالملخص......................................................................................................................................ivTable des matières................................................................................................vListe des figures....................................................................................................................xiListe des tableaux.................................................................................................................xvListedes abréviations.........................................................................................................xviINTRODUCTION GENERALE............................................................................................1CHAPITRE I:Synthèse bibliographiqueI.1. Introduction.............................................................................................4Partie A: Eau chimiquement agressive et durabilité du bétonI.2 L'eau comme agent de dégradation........................................................................................5I.3 La structure de l'eau..............................................................................................61.4 Généralité sur la remontée des eaux de la nappe phréatique.............................................7I.5 Détérioration du béton par des réactions chimiques..............................................................9I.5.1 Hydrolyse des composants de la pâte de ciment....................................................10I.5.2 Réactions d'échange de cations...............................................................................11I.5.2.1 Formation de sels de calcium solubles...................................................11I.5.2.2 Formation de sels decalcium insolubles et non expansifs.....................13I.5.2.3 Attaque chimique par des solutions contenant des sels de magnésium..131.6 Réactions impliquant la formation de produits expansifs...................................................131.6.1 L’attaque sulfatique................................................................................................141.6.1.1 Réactions chimiques en attaque au sulfate.............................................151.6.1.2 Formation retardée d'ettringite...............................................................161.6.1.3 Histoires de cas étudiés........................................................................181.6.1.4 Contrôle de l'attaque sulfatique..............................................................19
VI1.6.2 Corrosion des armatures dans le béton..................................................................221.6.2.1 Mécanismes impliqués dans la détérioration du béton par la corrosion des armatures.........................................................................................231.6.2.1.1 Présence des chlorures........................................................251.6.2.1.2 Présence de carbonatation...................................................251.6.2.2 Contrôle de la corrosion.........................................................................26Partie B:Aperçu sur la microstructure du cimentI.7 Hydratation de la pâte de ciment.........................................................................................29I.7.1Hydratation du silicate tricalcique..........................................................................29I.7.2Hydratation du silicate bicalcique..........................................................................32I.7.3 Hydratation de l'aluminate tricalcique....................................................................33I.7.4 Hydratation de la phase ferrite................................................................................34I.7.5 hydratation du ciment portland...............................................................................35Partie C:Effet de la substitution de sable de rivière avec de sable de calcaire concassé sur les propriétés: du béton frais,durçi et de durabilitéI.8 Généralité.............................................................................................................................37I.9 Composition chimique.........................................................................................................37I.10 Composition minéralogique...............................................................................................38I.11 Finesse et distribution de la taille des particules...............................................................39I.12 Effet de la substitution de SR avec SC sur les propriétés du béton...................................41I.12.1 Introduction...........................................................................................................41I.12.2 Fines de carrière de différentes roches.................................................................42I.12.3 Caractérisation du sable fabriqué.........................................................................43I.12.4 Alternatives de sable dans le béton......................................................................44I.12.5 Effet dusable artificiel sur les propriétés du béton frais......................................491.12.6 Effet du sable artificiel sur les propriétés mécaniques du béton..........................50I.12.7 Effet du sable artificiel sur les propriétés de durabilité de béton.........................54I.13Conclusion.........................................................................................................................56 VIICHAPITRE II : MATERIAUX ET PROTOCOLE EXPERIMENTALEII.1 Introduction........................................................................................................................58II.2 Matériaux utilisés...............................................................................................................58II.2.1 Granulats...............................................................................................................58II.2.2 Ciment..................................................................................................................61II.2.3 Adjuvant...............................................................................................................61II.2.4 Eau de gâchage.....................................................................................................62II.3 Essais réalisés à l’état frais................................................................................................62II.3.1 Essai d’ouvrabilité au cône d'Abrams.................................................................62II.3.2 Essai de la masse volumique à l’état frais...........................................................63II.4 Essais réalisés à l’état durci...............................................................................................63II.4.1Essais mécaniques..................................................................................................63II.4.1.1 Résistance à la compression et à la traction................................63II.4.1.2 Résistance à la flexion................................................................65II.4.2 Essai ultrasonique..................................................................................................66II.4.3 Essais de durabilité................................................................................................67II.4.3.1 Essai d'absorption par capillarité.................................................67II.4.3.2 Variation de masse......................................................................68II.4.3.3 Observation visuelle....................................................................69II.4.3.4 Mesure de la profondeur de carbonatation..................................69II.4.3.5 Mesure de la profondeur de pénétration des chlorures................70II.4.3.6 Analyse par chromatographie ionique.........................................71II.4.4 Investigation microstructurale...............................................................................72II.4.4.1 Analyse Thermogravimétrique....................................................72II.4.4.2 Analyses par DRX.......................................................................74II.4.4.3 Observationspar Microscope Electronique à Balayage (MEB) couplée d’EDS.............................................................................75II.4.4.4 Analyses par spectroscopie infrarouge.......................................76II.5 Conclusion..........................................................................................................................77 VIIIChapitre III: Etude comparative de substitution de sable de rivière avec le sable de calcaireIII.1 Introduction.......................................................................................................................78III.2 Procédure Expérimentale..................................................................................................78III.2.1 Composition des bétons.......................................................................................78III.2.2 Protocol et suivis..................................................................................................80III.3 Résultats et discussion......................................................................................................80III.3.1 Effet de la substitution sur les propriétés du béton frais......................................80III.3.2 Effet de la substitution sur la résistance mécanique............................................82III.3.2.1 La résistance à la compression..................................................83III.3.2.2 La résistance à la flexion...........................................................84III.3.3 Etude de la durabilité...........................................................................................85III.3.3.1 Absorption capillaire.................................................................85III.3.3.2 Variation de masse....................................................................87III.3.3.3 Résistance mécanique...............................................................88III.4 Conclusion........................................................................................................................89Chapitre IV: Effet de substitution de sable de rivière avec de sabledecalcaire sur l’ouvrabilité et la résistance mécaniqueIV.1 Introduction.....................................................................................................................91IV.2 Composition améliorée du béton.....................................................................................91IV.3 Conditions Environnementales........................................................................................91IV.4 Dénomination des éprouvettes et des environnements agressifs....................................92IV.5 Choix de dosage en eau et en super plastifiant................................................................93IV.6 Effet de la substitution sur la résistance mécanique........................................................95IV.6.1 Résistance à la compression...............................................................................95IV.6.1.1 Corrélation statistique...............................................................98IV.6.2Résistance à la flexion.......................................................................................100IV.6.2.1 Corrélation statistique.............................................................101IV.6.3 Résistance à la traction......................................................................................103IV.6.3.1 Corrélation statistique.............................................................104 IXIV.6.4 Vitesse ultrasonique.........................................................................................106IV.7Conclusion...................................................................................................................108Chapitre V:Effet de la substitutionde sable de rivière avecde sable de calcairesur les propriétés de durabilitéV.1 Introduction......................................................................................................................109V.2 Absorption capillaire........................................................................................................109V.2.1 Justification de notre position.............................................................................109V.2.2 Analyse des résultats de l’absorption capillaire..................................................110V.2.3 Approche statistique............................................................................................112V.3 Analyse des résultats de Variation des masses................................................................114V.4 Observation visuelle.........................................................................................................117V.5 Analyses des résultats de la carbonatation naturelle........................................................118V.5.1 Mesure de la profondeur de carbonatation..........................................................118V.5.2 Interprétation de la cinétique de carbonatation naturelle....................................120V.5.3 Etude de la cinétique de carbonatation................................................................121V.6 Analyses desrésultats de la pénétration des chlorures.....................................................123V.6.1 Mesure de la profondeur de pénétration des chlorures.......................................124V.7 Analyse par chromatographie ionique.............................................................................125V.7.1 Mise en situation.................................................................................................125V.7.2 Pénétration des ions chlorures.............................................................................126V.7.3 Diffusion des sulfates..........................................................................................128V.7.4 Corrélation entre la migration de sulfates et des chlorures................................129V.8 Conclusion........................................................................................................................130Chapitre VI: Effet de la substitutionde sable de rivièreavec de sable de calcairesur les propriétés microstructurales dubétonVI.1 Introduction.....................................................................................................................132VI.2 Analyses thermogravimétriques.....................................................................................132VI.2.1 Détermination des teneurs en portlandite..........................................................137VI.2.2 Corrélation entre la teneur en portlandite et la résistance mécanique...............138VI.2.3 Perte de masse suite aux traitements thermiques...............................................138 XVI.2.4 Corrélation entre les produits hydratants de ciment..........................................139VI.3 Analyse par diffraction des rayons X.............................................................................140VI.3.1 Influence du typedesable dans tous les environnements.................................140VI.3.2 Influence du type d’agent agressif dans tous les environnements.....................142VI.4 Analyses des observations par Microscope Electronique à Balayage (MEB)................147VI.5 Analyses de spectroscopie d'énergie dispersive (EDS)..................................................150VI.6 Analyses par spectroscopie infrarouge..........................................................................154VI.7 Conclusion......................................................................................................................158Conclusion générale et perspectives.......................................................................................159Références bibliographiques...................................................................................................162Annexes.........................................................................................................18 |
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