PAVOINE-RSI Impact des paramètres liés au ciment sur la RSI

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Ministère de l'Écologie, du Développement Durable, des Transports et du Logement Journée de clôture de l'opération de recherche Prévention, modélisation et réparation des ouvrages atteints de réaction sulfatique interne Impact des paramètres liés au ciment Sur le risque de RSI Ecole Nationale des Ponts et Chaussées 21 décembre 2010 Alexandre PAVOINE
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Impact des paramètres liés au ciment
Journée de clôture de
Sur le risque de RSI
l’opération de recherche
Prévention, modélisation
et réparation
des ouvrages atteints
de réaction sulfatique
interne
Ecole Nationale des Ponts leio don
et ChausséesChsé
21 décembre 2010
2cee
Alexandre PAVOINE
Ministère de l'Écologie, du Développement
Durable, des Transports et du Logement
www.lcpc.fr www.developpement-durable.gouv.frImpact des paramètres liés au ciment sur le risque de RSI
Plan de l’exposé
1. Pourquoi et comment
Un peu de chimie à propos de l’ettringite
Protocole pour évaluer l’impact du
développement d’une RSI
Programme expérimental
2. Résultats
Suivi de l’expansion des bétons – Interprétation des résultats
Données complémentaires : suivi du module d’élasticité dynamique
3. Conclusions
1Impact des paramètres liés au ciment sur le risque de RSI 1. Pourquoi et comment
Un peu de chimie à propos de l’ettringite
Réaction d’hydratation
C A + 3 CSH C AS H
3 2 6 3 32
Aluminates Ettringite
Gypse
tricalciques
Produit de solubilité
2+ - - 2-
6Ca + 2Al(OH) + 4OH + 3SO + 26H O
4 4 2
Ca [Al(OH) ] (SO4) .26H O
6 6 2 3 2
Si on prend en compte la Portlandite
2+ 6 - 2 - 4 2- 3
Ps = [Ca ] x [Al(OH) ] x [OH ] x [SO ]
4 4
2+ - 2
Ps = [Ca ] x [OH ]
Portlandite
2- 3
- 4 2+ 6
[SO ]
[OH ] [Ca ]
4
2Impact des paramètres liés au ciment sur le risque de RSI 1. Pourquoi et comment
Un peu de chimie à propos de l’ettringite
Impact de différents ajout de KOH à 25°C dans le système
C AH – Ettringite – CH – H
3 6
Ca Al SO KOH pH
4
-2 -6 -6
2,19.10 7,59.10 7,60 .10 0 12,52
-3 -6 -6
2,64.10 35 .10 325 .10 0,178 13,11
-3 -6 -6
1,04.10 73 .10 2223 .10 0,205 13,42
-3 -6 -6
0,85.10 87 .10 3550 .10 0,250 13,50
x 467 !!
3Impact des paramètres liés au ciment sur le risque de RSI 1. Pourquoi et comment
Un peu de chimie à propos de l’ettringite
Exemple : variation du point d’équilibre ‘K’ dans le diagramme
CaO-Al O -SO -H 0 entre 50°C et 85°C
2 3 3 2
Sulfate Calcium Aluminates
50°C
0.042 15.95 0.031
85°C
0.41 11.33 0.012
x 10 !!
Apport des études thermodynamiques
impact des alcalins
impact des sulfates
impact de la température

Impact des paramètres liés au ciment sur le risque de RSI 1. Pourquoi et comment
Oui mais
Quel est l’impact de ces
paramètres sur le
développement de la
pathologie ?
2
Étude : plan d’expérience factoriel complet à deux niveaux par facteur : 4
Température Alcalins Sulfates Finesse du
( C) (%) (%) ciment
2
(cm /g)
75 - 85 0,5 – 1,0 2,6 – 3,6 3330 - 4635
Température Par ajout de Par ajout de Par broyage
maximale maintenue KOH Gypse au du clinker
10 heures clinker

°
°
Impact des paramètres liés au ciment sur le risque de RSI 1. Pourquoi et comment
La méthode d’essai des LPC n 66
Cycles
Fabrication du béton
Séchage/humidification
Re-formuler le béton à
Accélérer le gonflement
l’identique
7 jours a 38 C HR< 30%
Mise en place dans des
moules adaptés à la
7 jours dans l’eau a 20 C
dimension des granulats
utilisés
Appliquer un traitement
Suivi des éprouvettes
thermique
Reproduction de l’échauffement Mesure de l’expansion
d’une pièce «critique»
Suivi de la masse
Reproduction du traitement
Suivi du module d’élasticité
thermique appliqué en usine
dynamique
62. Résultats
Impact des paramètres liés au ciment sur le risque de RSI
Suivi des déformations longitudinales libres des éprouvettes de béton
Sulfate (2,6% vide / 3,6% semi-plein) Alcalins (0.5% petit / 1,0%
grand)
2 2
Surface Blaine (3330 cm /g – 4635 cm /g ) Température Max
(75 / 85)
Gonflements les plus faibles du plan d’expérience
Sulfate 2,6% et Alcalins 0,5%
72. Résultats
Impact des paramètres liés au ciment sur le risque de RSI
Suivi des déformations longitudinales libres des éprouvettes de béton
Sulfate (2,6% vide / 3,6% semi-plein) Alcalins (0.5% petit / 1,0%
grand)
2 2
Surface Blaine (3330 cm /g – 4635 cm /g ) Température Max
(75 / 85)
Variation de la teneur en alcalins
Sulfate 2,6%
Niveau
Haut Na O
2
82. Résultats
Impact des paramètres liés au ciment sur le risque de RSI
Suivi des déformations longitudinales libres des éprouvettes de béton
Sulfate (2,6% vide / 3,6% semi-plein) Alcalins (0.5% petit / 1,0%
grand)
2 2
Surface Blaine (3330 cm /g – 4635 cm /g ) Température Max
(75 / 85)
Variation de la teneur en sulfates
9