Étude de la diffusion et la perméabilité des matériaux cimentaires avec l’emploi du ciment des hauts fourneaux

Abstract

الملخص :

في الوقت الحالي ، حيث تكون حماية بيئتنا ضرورية ، تشتمل المباني الخرسانية بشكل متزايد على الأسمنت الذي يحتوي على إضافات معدنية ، مثل خبث الفرن العالي. في الواقع ، فإن إنتاج الإسمنت المركب يجعل من الممكن تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وكذلك إعادة استخدام النفايات الصناعية. تتيح الخرسانة المصنوعة من الأسمنت الخبث للفرن العالي (CEM III) تحسين خصائص معينة للمواد الأسمنتية مثل قابلية التشغيل الأفضل ، والمقاومة الجيدة لتفاعلات السيليكا القلوية ، وانتشار الكلوريدات والهجمات. الكبريتات. يوصى باستخدام أسمنت خبث الفرن العالي بشكل خاص للهياكل الضخمة (أرصفة الجسور ، والسدود ، والأنفاق ، والمباني الصناعية ، ومواقف السيارات ، وما إلى ذلك) بسبب انخفاض حرارة إطلاقها أثناء الترطيب. في حالة الأنفاق ، قد تتعرض الهياكل الخرسانية وفي الظروف العرضية لمخاطر الحريق. عندما تتعرض مادة أسمنتية لدرجات حرارة عالية تزيد عن 100 درجة مئوية ، فإن خواصها الفيزيائية (الكتلة ، المسامية) ، وأدائها الميكانيكي (قوة الانضغاط ، معامل المرونة) وخصائص النقل (نفاذية الغاز ) تتدهور بسبب تعديل بنيتها المجهرية. الهدف من هذه الأطروحة هو توصيف سلوك درجات الحرارة العالية من ملاط الاسمنت مع خبث الفرن العالي (CEM III). على سبيل المقارنة ، أجريت الحملة التجريبية أيضًا على ملاط مرجعي محضر من الأسمنت البورتلاندي (CEM I). بعد المعالجة الرطبة لمدة 90 يومًا والتجفيف بالهواء لمدة 14 يومًا ، تمت معالجة العينات مسبقًا بالحرارة عند 160 و 300 و 400 و 650 درجة مئوية. بسرعة 1 درجة مئوية / دقيقة ، متبوعة بمستوى درجة حرارة ثابتة لمدة 1 ساعة. بعد التبريد ، تم إجراء اختبارات فقد الكتلة واختبارات انتشار الموجات فوق الصوتية واختبارات الانضغاط وشد الانحناء. جنبا إلى جنب مع هذه الاختبارات الفيزيائية والميكانيكية ، تم إجراء دراسة المتانة. تم إجراء اختبارات نفاذية الغاز وانتشار أيونات الكلوريد في ظل ظروف عابرة. أظهرت نتائج هذه الدراسة أن استخدام أسمنت خبث الأفران العالية في المواد الإسمنتية يظهر سلوك ناري جيد. ---------------------------------------------- Résumé Actuellement où la protection de notre environnement est capitale, les bâtisses en béton font intervenir de plus en plus des ciments comprenant des ajouts minéraux, tels que le laitier de haut-fourneau. En effet, la production des ciments composés permet de réduire le dégagement des gaz à effets de serre ainsi qu’une réutilisation des déchets industriels. Les bétons formulés à base de ciment aux laitiers de haut-fourneau (CEM III) permettent d’améliorer certaines propriétés des matériaux cimentaires telles qu’une meilleure ouvrabilité, une bonne résistance aux réactions alcali-silices, à la diffusion des chlorures et aux attaques sulfatiques. Les ciments aux laitiers de haut-fourneau sont notamment recommandés pour des ouvrages massifs (piles de pont, barrages, tunnels, bâtiments industriels, parkings etc.) suite à son faible dégagement de chaleur lors son hydratation. Dans le cas des tunnels, les structures en béton, et dans des conditions accidentelles, peuvent être sujettes à des risques d’incendie. Quand un matériau cimentaire est exposé à de hautes températures, au-delà de 100°C, ses propriétés physiques (masse, porosité), ses performances mécaniques (résistance en compression, module d’élasticité) et ses propriétés de transfert (perméabilité au gaz) se dégradent du fait de la modification de sa microstructure. Cette thèse a ainsi pour but de caractériser le comportement à haute température des mortiers à base de ciment au laitier de haut-fourneau (CEM III). À des fins de comparaison, la campagne expérimentale a été menée aussi sur des mortiers de référence préparés à base de ciments Portland (CEM I). Après une cure humide de 90 jours et un séchage à l’air pendant 14 jours, les éprouvettes ont été soumises à un traitement thermique de 160, 300, 400 et 650°C. Avec une vitesse de 1°C/min, suivie d’un palier de température constante d’une durée de 1 heure. Après refroidissement, des pertes de masse, des essais de propagation des ondes ultrasonores, des essais de compression et de traction par flexion ont été réalisés. Parallèlement à ces essais physiques et mécaniques, une étude de durabilité a été menée. Des essais de perméabilité aux gaz et de diffusivité aux ions chlorure en régime transitoire ont été réalisés. Les résultats obtenus de cette étude indiquent que l'utilisation du ciment au laitier de haut-fourneau dans les matériaux cimentaires montre un bon comportement au feu.

----------------------------------------------

Abstract : Currently, where the protection of our environment is essential, concrete buildings increasingly involve cements containing mineral additions, such as blast furnace slag. In fact, the production of compound cements makes it possible to reduce greenhouse gas emissions as well as the reuse of industrial waste. Concretes formulated with blast furnace slag cement (CEM III) make it possible to improve certain properties of cementitious materials such as better workability, good resistance to alkali-silica reactions, to the diffusion of chlorides and to sulfate attack. Blast furnace slag cements are particularly recommended for massive structures (bridge piers, dams, tunnels, industrial buildings, parking lots, etc.) because of their low heat release during hydration. In the case of tunnels, concrete structures and in accidental conditions may be exposed to fire hazards. When a cementitious material is exposed to high temperatures, above 100 ° C, its physical properties (mass, porosity), its mechanical performance (compressive strength, elastic modulus) and its transfer properties (gas permeability ) deteriorate due to the modification of its microstructure. The objective of this thesis is to characterize the high temperature behavior of cement-based mortars with blast furnace slag (CEM III). By way of comparison, the experimental campaign was also carried out on reference mortars prepared from Portland cements (CEM I). After a 90-day wet cure and 14-day air-drying, the specimens were subjected to a heat treatment of 160, 300, 400 and 650 °C. With a rate of 1 °C/min, followed by a constant temperature level for 1 hour. After cooling, mass losses, ultrasonic wave propagation tests, compression and flexural tensile tests were carried out. Along with these physical and mechanical tests, a durability study was carried out. Gas permeability and chloride ion diffusivity tests under transient conditions were carried out. The results of this study show that the use of blast furnace slag cement in cementitious materials exhibits good fire behavior.