Dissertations / Theses: 'Béton – Chimie'

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Yammine, Joumana. "Rhéologie des bétons fluides à hautes performances : relations entre formulations, propriétés rhéologiques, physico-chimie et propriétés mécaniques." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00482782.

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Abstract:

Les bétons de hautes performances, de consistance ferme à plastique, développent des résistances mécaniques à long terme très élevées. Cependant, ils présentent l'inconvénient d'un remplissage difficile dans des zones fortement ferraillées des piles du viaduc de Millau, dont l'ensemble des armatures constitue un réseau d'obstacles à la mise en place par vibration. Pour garantir un remplissage total des coffrages, le recours aux bétons fluides autoplaçants a été la voie adoptée, avec maintien des performances mécaniques et de la durabilité. Une caractérisation des propriétés rhéologiques (fluidité et capacité de passage entre les armatures) à l'échelle du béton fournit des bases physiques aux phénomènes impliqués dans la transition entre un matériau de consistance ordinaire et un matériau fluide, et apporte une meilleure compréhension des modifications de formulation (fraction volumique solide, rapport Gravillons/Sables) et de leurs conséquences. La stabilité et la thixotropie engendrée par la partie fine où coexistent ciment, fines des sables et divers types de fillers et superplastifiants, jouent aussi un rôle important sur la fluidité et stabilité du béton. Toutefois, des mesures de retrait, sous conditions de séchage, soulignent l'incidence de la fraction volumique granulaire dans le développement de forts retraits menant à une fissuration précoce du béton. Ainsi, le remplacement d'une partie du ciment par des fillers minéraux moins réactifs a été le chemin suivi. Des mesures d'analyses thermiques identifient les raisons microstructurales d'un tel maintien des résistances malgré les modifications de formulation, par rapport à l'évolution de la physico-chimie.

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Faucon, Pascal. "Durabilite du beton : physico-chimie de l'alteration par l'eau." Cergy-Pontoise, 1997. http://www.theses.fr/1997CERG0020.

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Abstract:

Les dechets radioactifs a vie courte, et eventuellement ceux a vie longue, sont ou seront stockes dans des structures en beton (colis, ouvrages de stockage,). Pour pouvoir predire la surete de ces stockages, il est necessaire de pouvoir predire le comportement a long terme du materiau degrade. L'alteration d'une pate de ciment par l'eau resulte a court et moyen terme de mecanismes de transport de matieres entre la zone saine et la solution agressive par diffusion des especes ioniques de la solution interstitielle de la pate de ciment. Ces observations sont a l'origine de modeles diffusifs d'alteration dans lesquels la dissolution eventuelle de la surface du materiau, en contact avec la solution agressive, n'est pas prise en compte. Des pates de ciment ont ete synthetisees et lixiviees par de l'eau continuellement demineralisee. Ces essais ont permis de determiner le regime de dissolution de l'interface en contact avec la solution agressive. Au bout d'un temps critique, fonction du type de pate, la dissolution de la couche superficielle en contact avec la solution agressive controlera la cinetique d'alteration. Les proprietes diffusives et chimiques de la couche superficielle d'alteration sont donc fondamentales pour la prediction du comportement a long terme du beton en milieu agressif. Les etudes par resonance magnetique nucleaire du silicium et de l'aluminium, ainsi que par spectroscopie mossbauer sur #5#7fe, mettent en evidence la formation a la surface du materiau d'un silicate de calcium hydrate (csh) riche en silice, dont la structure moleculaire est proche de la structure tobermorite. L'influence des substitutions cationiques (si#4#+ par al#3#+ et ca#2#+ par fe#3#+) sur les proprietes de la couche superficielle et donc sur la tenue du materiau a long terme a pu etre etudiee. Nos resultats experimentaux nous ont permis de modeliser le couplage diffusion-dissolution afin d'evaluer le comportement a long terme en fonction du scenario d'agression, et de la composition du materiau cimentaire.

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Courault, Anne-Christine. "Simulation expérimentale des C-S-H (CaO-SiO₂-H₂O) dans les bétons modernes : étude de la composition et des propriétés à l'équilibre dans des milieux complexes." Dijon, 2000. http://www.theses.fr/2000DIJOS091.

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Abstract:

L'objectif de ce travail était de simuler le comportement à long terme de bétons comportant ou non des ajouts (laitiers, cendres volantes ou fumées de silice). Des simulations en température ont également été effectuées. Ces simulations ont été réalisées par la mise en place de systèmes modèles à l'équilibre dont les hydrates et en particulier le C-S-H, principal hydrate du ciment portland, ont été caractérisés (morphologie et structure) ainsi que les solutions d'équilibre correspondantes. Les systèmes modèles étudiés en suspension ou en pâte sont CaO-SiO₂-H₂O, CaO-SiO₂-Al₂O₃-H₂O, CaO-SiO₂-Al₂O₃-SO₃-H₂O en présence ou non d'hydroxyde de sodium à 25°C et 90°C. Ces systèmes modelés ont été comparés à des échantillons de béton hydratés en présence ou non d'ajouts. Il a été possible de simuler expérimentalement l'état final vers lequel évolueront les hydrates d'un béton de composition chimique connue. Ces simulations rendent comptent des assemblages de phases solides identifiées et des propriétés microstructurales des hydrates. A partir de ces résultats, nous avons réalisé un modèle thermodynamique afin de calculer ces états d'équilibres pour ce qui concerne l'hydrate principal. Ce modèle repose sur l'équilibre de solubilité d'un C-S-H de stoechiométrie constante et sur des équilibres de surface qui décrivent les modifications observées expérimentalement : Evolution de la longueur des chaînes de silicates, insertion de calcium en interfeuillet, inversion de la charge de surface. Les constantes d'équilibres ont été ajustées de façon à reproduire par le calcul les résultats expérimentaux. Les calculs à partir de ce modèle ont mis en évidence l'absence de sodium en interfeuillet dans le C-S-H. Une approche similaire pourrait être étendue aux interactions des ions sulfates avec les C-S-H. Un travail expérimental complémentaire serait nécessaire pour adopter une démarche similaire sur les systèmes en température

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Planel, David. "Les effets couplés de la précipitation d'espèces secondaires sur le comportement mécanique et la dégradation chimique des bétons." Marne-la-Vallée, 2002. http://www.theses.fr/2002MARN0131.

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Abstract:

La problématique de l'attaque par les sulfates des matériaux à base de ciment demeure d'actualité dans le domaine du stockage des déchets radioactifs, puisque les eaux souterraines susceptibles de venir au contact du colis contiennent des teneurs en sulfates non négligeables (7-31 mmol/L). Ce mémoire contribue à l'étude des mécanismes de dégradation par les sulfates, à leur compréhension et à leur modélisation. Les phases expérimentales entreprises dans cette étude ont eu pour objectifs de mettre en évidence les différents phénomènes physico-chimiques présents lors d’une attaque sulfatique externe, de suivre leur évolution et leur impact sur les paramètres de transport et de prévoir le comportement mécanique du matériau. Des expériences de dégradation en eau pure et en milieu sulfaté (teneur en sulfates 15 mmol/l), sur pâte de ciment CPA (E/C 0,4), ont été menées en parallèle, afin de pouvoir comparer les résultats obtenus. L'analyse chimique régulière du lixiviat a mis en évidence une consommation de sulfates par la matrice proportionnelle à la racine carrée du temps. L'utilisation de la DRX sur les poudres, issues des "grattages" de la partie dégradée du matériau, a permis d'obtenir la zonation minéralogie associée à une exposition en milieu sulfaté de la pâte de ciment. L'emploi conjointement de la MEB et de la micro-sonde EDS est venu confirmer les profils obtenus par DRX et apporter une information capitale concernant l’état de fissuration et sa localisation. De plus, un suivi visuel de l'apparition de la fissuration et de son évolution est venu compléter les observations précédentes. A partir de ces résultats expérimentaux, une modélisation simplifiée de la dégradation chimique de la pâte de ciment, mise au contact d'un milieu sulfaté, a été proposée. Un code de géochimie, couplant la chimie en solution au transport réactif dans un milieu poreux a été utilisé. La modélisation mise en oeuvre prend en compte l’évolution des propriétés de transfert du matériau (diffusivité) avec la décalcification et la précipitation d’espèces secondaires (gypse, ettringite). Les résultats issus des calculs couplés chimie - transport ont alors été utilisés comme données d’entrée pour la modélisation du comportement mécanique des échantillons soumis à une attaque sulfatique. La loi de comportement utilisée pour notre étude est basée sur des concepts physiques comme la génération d’autocontraintes internes au béton engendrées par la précipitation de phases secondaires. Il prend en compte l’endommagement de façon anisotrope et prévoit l’apparition de la fissuration suivant des critères de rupture en traction, compression et associée à la précipitation de phases secondaires
Sulfate attack of cement-based materials remains an important problem for the durability assessment of containers and disposal engineering barriers dedicated to the long-term storage of radioactive wastes since underground water which may reach these elements contains small quantities of sulfates (7-31 mmol/l). This work contributes to the study of sulfate-induced damage mechanisms, to their understanding and modelling. The experimental phases of this study aimed at the understanding of the different physico-chemical phenomena involved during an external sulfate attack at following their evolution and their impact on the transport and mechanical properties of the material. Leaching experiments in pure water and in a solution of sodium sulfate (with a sulfate content of 15 mmol/l) , have been performed simultaneously on OPC paste (w/c 0,4)in order to allow a comparison of test results. The frequent analysis of the leachant has shown a consumption of sulfate ions by the matrix, proportional to the square rate of time. The use of X-Ray Diffraction on powders, obtained by « scraping » the calcium-depleted part of the samples, led a precise view of the cement paste mineralogy, during sulfate attack. The use of Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectrometer (EDS) confirmed the correctness of XRD profiles and brought important informations concerning cracking distribution and localisation. In addition, a visual monitoring of crack appearance and evolution completed the previous observations. Based on these experimental results, a simplified model accounting for the chemical degradation of cement paste in sulfated water has been proposed. A geochemical code, coupling the chemistry in solution with the reactive transport in porous media has been used for this purpose. The model accounts for the evolution of transport properties (diffusivity) associated with the calcium-depleting of the cement matrix and the precipitation of secondary phases (gypsum, ettringite) in the porous space. The results of the reactive transport calculations have then been used to model the mechanical behaviour of the samples subjected to a sulfate attack. The constitutive mechanical model used in this study, is based on physical concepts like the generation of internal auto-stresses in concrete, induced by the precipitation of secondary phases in the porous space. It accounts for anisotropic damage and assumes that cracking can appear depending on several thresholds associated with the behaviour of the material in tension, compression and related to internal stresses originating from secondary phases precipitation

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Michaud, Valérie. "Simulation expérimentale de l'alcali-réaction des bétons : étude de l'influence des ions sulfate." Dijon, 1995. http://www.theses.fr/1995DIJOS067.

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Abstract:

L'alcali-réaction est une réaction pathogène du béton. Elle entraine sa fissuration et la formation d'un produit de réaction localise dans les fissures. Elle résulte d'une interaction entre la silice réactive contenue dans les granulats et les ions hydroxydes de la solution interstitielle du béton. Cette interaction a trois conséquences: La réaction entre la silice réactive et les ions hydroxydes qui conduit à la dissolution partielle de la silice et à l'ionisation de la silice résiduelle, La formation de produits calco-silico-alcalins à partir de la silice dissoute et des ions calcium de la pâte de ciment, L'apparition de contraintes suffisantes pour générer la fissuration des ouvrages. L'objectif de ce travail est d'étudier le rôle des ions sulfate dans l'alcali-réaction avec un souci de compréhension des phénomènes chimiques et mécaniques impliques dans cette réaction. Une démarche simplificatrice a été adoptée. Elle consiste à étudier, en présence d'ions sulfate, séparément chacune des trois conséquences de l'interaction entre la silice réactive et les ions hydroxydes. Les constituants du béton ont été simules par des phases pures. Les principaux résultats sont les suivants: La présence d'ions sulfate augmente le degré d'ionisation de la silice résiduelle et diminue la concentration de silice dissoute. Cet effet est commun à l'ensemble des électrolytes. Les phases sulfoaluminate de calcium hydratées, phases sulfatées majoritaires de la pâte de ciment, ne sont pas stables en présence d'ions silicates. Elles évoluent vers la formation de produits calco-silico-alumino-alcalins qui n'incorporent pas d'ion sulfate. Les ions sulfate n'ont aucune influence sur les caractéristiques de ces produits. La présence de calcium, de silice réactive, d'ions alcalins et hydroxydes est suffisante pour générer la fissuration d'un béton. Les contraintes associées aux deux premières conséquences de l'interaction silice réactive ions hydroxydes ont été mesurées à partir de dispositifs adaptes conçus spécialement

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Kada-Benameur, Hassina. "Techniques de mesures fluxmétriques appliquées à l'étude de la cinétique d'hydratation des bétons : calorimétrie isotherme et mesures directes sur ouvrages." Artois, 1998. http://www.theses.fr/1998ARTO0203.

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Abstract:

Ce travail a pour objectif essentiel de mettre en évidence les apports des récents développements des techniques de mesures fluxmétriques pour l'étude de l'hydratation des bétons. Il comprend deux parties distinctes. La première concerne la mise au point d'un calorimètre isotherme adapté au matériau béton. On conçoit l'intérêt de ce dispositif dans le cadre de l'étude d'une réaction thermoactivée. Dans le travail présenté ici la calorimétrie isotherme est utilisée avec quatre applications principales. Il s'agit tout d'abord d'étudier l'effet de la température de cure sur la chaleur d'hydratation. Le développement d'une méthode de détermination de l'énergie d'activation et du degré d'avancement constitue un second objectif. Des études comparatives de cinétique de réaction en conditions isothermes et adiabatiques sont présentées. Une étude des réactions pouzzolaniques est ensuite décrite. Ces deux dernières études ont été réalisées en collaboration avec le LCPC. La seconde partie du rapport vise à discuter de l'apport potentiel des mesures fluxmétriques dans une démarche de maturométrie sur ouvrages. Un travail de traitement du signal est nécessaire au préalable pour extraire du flux global mesuré, la part qui est liée à la réaction d'hydratation. Les résultats obtenus sont encourageants. Les flux de réaction estimés permettent une description assez précise de la cinétique d'hydratation alors que l'information température est totalement inutilisable. L'instant de début de prise peut par exemple être détecté beaucoup plus précisément. Le taux de production de chaleur, le degré d'avancement et la chaleur dégagée peuvent être estimés en fonction du temps. Les mesures présentées concernent des éléments fins pour lesquels la variation de température durant la prise est sensiblement homogène.

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Libessart, Laurent. "Influence de la composition des agents de démoulage à l'interface coffrage-béton : impact sur l'esthétique des parements en béton." Artois, 2006. http://www.theses.fr/2006ARTO0208.

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Abstract:

D’usages répandus dans l’industrie du génie civil, les agents de démoulage sont utilisés pour faciliter le démoulage du béton. Sur le terrain, ils sont appliqués par pulvérisation sur la surface des moules ou des coffrages avant d’y couler le béton. Cette thèse CIFRE concerne le comportement des huiles à l’interface béton/huile/coffrage. En effet, les rôles des huiles de démoulage sont d’empêcher l’adhérence du béton contre les parois, d’améliorer l’aspect des parements et de lutter contre la corrosion des surfaces en acier. Les huiles les plus utilisées sont d’origine minérale, mais elles provoquent des désagréments auprès des utilisateurs et de l’environnement. Pour les résoudre, des formulations à base végétale ont été mises au point. Afin de connaître l’influence de certains paramètres chimiques sur les performances des huiles, des formulations ont été confectionnées sur les deux familles afin que chaque paramètre puisse être analysé. Tout d’abord, l’évolution de la viscosité des huiles est étudiée en fonction de la température. Puis, l’interface coffrage/huile a été caractérisée à l’aide de la microscopie optique et de la spectroscopie d’impédance électrochimique. Des mesures d’énergie de surface ont également été réalisées afin d’étudier l’adhésion de l’huile sur la paroi. Enfin, des essais au tribomètre plan/plan et une étude d’esthétique des parements ont été effectués. Les résultats nous ont permis de définir les mécanismes intervenant à l’interface béton/huile/coffrage. Les huiles minérales agissent physiquement en formant une pellicule isolant la paroi du béton alors que les esters végétaux au contact du béton génèrent des carboxylates insolubles hydrophobes
Very common in the civil engineering industry, release agents are used to facilitate the release of the concrete from the mould. On site, they are sprayed onto the surface of the moulds or onto the formwork before concrete pouring. This CIFRE thesis deals with the behaviour of oils at the concrete/oil/formwork interface. Indeed, the role of form release oils is to prevent the adhesion of the concrete to the walls, to improve the aspect of the facings and to fight against the corrosion of steel surfaces. The most used oils are of mineral origin, but they cause nuisances to the users and the environment. In order to solve the problem, vegetable-based formulations were developed. So as to know the influence of certain chemical parameters on the performances of oils, formulations were carried out on the two families so that each parameter could be analyzed. First of all, the evolution of the viscosity of oils was studied according to temperature. Then, the formwork/oil interface was characterized by means of optical microscopy and electrochemical impedance spectroscopy. Measurements of drop angles and surface tensions were also performed in order to study the adhesion of oil to the wall. To finish, tests using a plane-on-plane tribometer and aesthetics study of concrete facings were made. The results enabled us to define the mechanisms intervening in the concrete/oil/formwork interface. Mineral oils act physically by forming a film isolating the wall from the concrete whereas vegetable esters in contact with the concrete generate insoluble, hydrophobic carboxylates

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Dehaudt, Sylvain. "Étude de la dégradation d'un béton soumis à la réaction alcali-granulat." Lille 1, 2002. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2002/50376-2002-193.pdf.

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Abstract:

Diagnostiquer la réaction alcali-granulat et prévoir son évolution sont les problèmes auxquels sont confrontés les maîtres d'œuvres, l'élaboration d'un modèle d'endommagement reste d'actualité. Ce travail s'inscrit donc dans cette démarche et concerne l'étude expérimentale de la dégradation d'un béton. La recherche d'une formulation dont le critère de réactivité est basé sur l'essai accéléré à 60°C et 100% d'humidité relative montre que l'augmentation du dosage en ciment, la diminution du rapport E/C et une teneur optimale en gravillon réactif conduisent à augmenter le gonflement asymptotique. L'étude de la température permet de vérifier son rôle purement cinétique et de valider les hypothèses des temps caractéristiques suivant une loi d'Arrhenius permettant la simulation des courbes de gonflement. Les études d'éprouvettes d'échelles et de formes différentes montrent que le gonflement est isotrope et que cette propriété est vraisemblablement liée à l'isotropie de forme du granulat. D'autre part, nous avons constaté que le gonflement est fonction de la taille des corps d'épreuves étudiés. Les mesures des caractéristiques mécaniques montrent que l'on peut obtenir une diminution de celles-ci allant jusqu'à 25%. Ces études ainsi que les mesures de perméabilité et de porosité ont mis en évidence le rôle concurrentiel de l'hydratation du ciment et de la réaction alcali-silice. Enfin, nous avons proposé le cahier des charges d'une technique et d'un appareillage de mesures permettant de déterminer les pressions générées par le gonflement durant la réaction.

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Lantheaume, Sylvie. "Les microlaitiers métallurgiques : procédés d'obtention, réactivité et traitement thermique." Toulouse, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAT0042.

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Abstract:

Grace a l'utilisation d'une acceleration surfacique, d'une acceleration thermique et d'une acceleration chimique confortees par le choix d'un laitier adapte et d'un mode de broyage judicieusement choisi, des substitutions de 70 a 90% de ciment par du laitier metallurgique se sont revelees techniquement possibles. Une simple acceleration surfacique entraine deux sequences de reactivite. Ces deux sequences conduisent a des proprietes physico-mecaniques superieures au ciment jusqu'a des compositions de l'ordre de 70% de laitier. Cette amelioration est la consequence de la structuration tardive relative a la fraction akermanitique et a la transformation d'une partie de c#4ah#1#3 en c#2ash#8. L'utilisation d'une acceleration surfacique et thermique transforme le laitier en materiau equivalent au ciment avec une seule sequence de reactivite. Aux jeunes ages, le mode de broyage intervient de maniere importante. C'est la dimension des grains qui regit la cinetique mettant en exergue les procedes ou la classification est parfaitement assuree. La possibilite donnee par la presse a rouleaux aux solutions de penetrer a l'interieur du grain et de modifier la microstructure est particulierement prometteuse. Le choix du laitier depend de la nature des accelerations utilisees, du mode et de l'intensite de la trempe. Le critere de choix reside alors dans les proportions relatives de gehlenite et d'akermanite presentes.

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Perez, Jean-Philippe. "Etude de l'hydratation des phases constitutives d'un ciment Portland et de la résistance mécanique des pâtes pures et mortiers : influence des trialcanolamines." Dijon, 2002. http://www.theses.fr/2002DIJOS012.

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Certain, Pierre-Vincent. "Étude de la robustesse, de l'adhérence et de la durabilité des bétons de réparation à retrait compensé." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/27860/27860.pdf.

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Abstract:

Le retrait de séchage du béton est une des problématiques importantes dans le domaine des réparations de béton, puisque souvent à l’origine d’une diminution de la durabilité de l’intervention. Un béton à retrait compensé (BRC) est sujet aux mêmes processus de retrait de séchage que les bétons de ciment Portland. La différence se fait lors de la période de mûrissement. Lors des premiers jours de l’hydratation d’un BRC, un agent expansif incorporé au ciment cause l’expansion de la pâte avec une amplitude permettant de compenser le retrait de dessiccation du béton. Ce projet de maitrise présente l’étude de la robustesse de plusieurs formulations de BRC, dans le but d’isoler certains paramètres qui influencent le comportement des BRC. Deux types d’agent expansif ont été étudiés, l’un à base de sulfoaluminate de calcium (type K), l’autre à base d’oxyde de calcium (type G). L’analyse de la robustesse se divise en deux parties : la première concerne l’influence des variations de formulations (rapport E/L, types et dosages d’agent expansif, sources du ciment portland utilisées avec l’agent expansif), la deuxième est vouée à l’influence des conditions d’exposition, à savoir la température de cure (5 °C, 23 °C et 38 °C) et la disponibilité en eau lors du mûrissement (soumis à 50 % d’humidité relative, et immergé dans l’eau saturée de chaux). Ensuite, l’adhérence de plusieurs formulations de BRC à des substrats de béton humide et sec a été étudiée. Finalement, la durabilité de certaines formulations de BRC face aux cycles de gel-dégel, à l’attaque des sels fondants et à la pénétration des ions chlores a été caractérisée. Cette étude montre que lorsque certaines conditions sont réunies, le béton reste dans un état de compression ce permettant de réduire le risque de fissuration. Une faible température de cure ne permet pas le développement optimal de l’expansion, ce qui nuit à la compensation du retrait de séchage. Il en est de même en absence de mûrissement humide. Les résultats de l’adhérence des formulations de BRC à un substrat ont globalement été satisfaisants, cependant deux formulations, mises en place sur un substrat « humide », n’ont pas adhéré au substrat. Les essais de durabilité montrent une résistance acceptable à l’écaillage et aux cycles de gel-dégel des BRC. Toutefois, une perméabilité élevée aux ions chlores a été mesurée sur la plupart des formulations de BRC.
Drying shrinkage is one of the least desirable properties of repair concrete, because in restrained conditions, it may lead to shrinkage cracking and thus adversely affecting durability. Shrinkage compensating concrete (ShCC) is prone to the same drying shrinkage as Portland cement concrete. During the first days of ShCC’s hydration, the expansive agent, added to the cement, induce an expansion what balances approximately the subsequent normal drying shrinkage. This project outlines the study of the robustness of several ShCC mixtures design, in order to delineate some parameters influencing the behavior of ShCC. Two kinds of expansive agent is used, one based on calcium sulfoaluminate (type K) and the other based on calcium oxide (type G). The assessment of the robustness is divided in two parts : the first one aims to evaluate the influence of mixture design parameters (w/b ratio, cement composition, kind and ratio of expansive agent), the second one aspires to study the influence of curing conditions (water availability, temperature) on the expansive behavior. Then, the bond between ShCC repairs and concrete substrates were investigated. Being aware of the influence of the water availability on the expansion, each ShCC mixture design was added on a “dry” and a “wet” substrate. Finally, the freezing and thawing resistance, the scaling resistance, and the ability to resist chloride ion penetration were performed to assess the durability of ShCC mixture design. This study shows that certain ShCC mixture design can reduce the risk of cracking by maintaining the concrete in a compressive state. A low curing temperature prevents the expansion and harms the shrinkage compensation. The absence of curing results to the same observation. The results of bonding strength were generally acceptable. However, in the case of two mixtures design cast on a « wet » substrate, the ShCC layer deboned. The durability tests show a generally good resistance to freezing and thawing cycle and to scaling, but a high permeability to chloride ions.

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Huet, Bruno. "Comportement à la corrosion des armatures dans un béton carbonaté : influence de la chimie de la solution interstitielle et d'une barrière de transport." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0075/these.pdf.

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Abstract:

Le phénomène de corrosion des armatures d'acier dans un béton carbonaté est un processus complexe, peu maîtrisé et d'une grande importance économique. L'objectif de ce travail est d'identifier, en condition de carbonatation du béton, les mécanismes de corrosion des armatures afin de prédire l'endommagement des ouvrages à long terme. Une étude analytique et expérimentale a été conduite de façon à mettre en évidence deux hypothèses. Celles-ci consistent à caractériser la limitation de la vitesse de corrosion, soit par la réaction anodique, soit par l'apport d'oxydant. Les essais de corrosion en solution représentative de la solution interstitielle d'une pâte de ciment carbonatée montrent que l'évolution de l'interface métal/milieu est très sensible aux espèces introduites dans le milieu durant le processus de carbonatation. La modification de la force ionique et du pouvoir tampon avec les concentrations en sulfate et en alcalins sont les facteurs principaux influençant la localisation des zones réactionnelles, la nature des phases formées à l'interface ainsi que les vitesses de corrosion et leur évolution dans le temps. L'évolution du degré de saturation en eau de l'enrobage est le facteur prépondérant sur la vitesse de corrosion. Les calculs analytiques ainsi que les résultats expérimentaux montrent que pour des conditions hydriques fixées, la vitesse de corrosion en régime stationnaire est négligeable. La prise en compte des régimes transitoires de transport ainsi que des cycles d'humidification et de séchage est nécessaire pour la prédiction à long terme de l'endommagement des ouvrages en béton armé
The corrosion phenomenon of steel reinforcement in carbonated concrete is a complex process that is not handled although it is of great importance. The aim of this work is to identify the corrosion mechanism of the reinforcements in order to predict the long-term damage of reinforced concrete. Two main assumptions were analysed with the help of analytical study. Those consist in evaluating the rate-limiting step of the corrosion process : either the anotic reaction or the oxygen transport. Corrosion tests in representative solution of the interstitial solution a carbonated paste cement show that the evolution of metal/solution interface is very sensitive to the aqueous species released in solution during the carbonation process. The modification of the ionic strength and the buffering capacity, which depend on the sulphate and alkaline content, are the main factors that influence the localization of the reaction zones, the nature of the phases formed on the interface, as well as the corrosion rate and its evolution with time. The value of water saturation degree of the concrete cover is one of the main factors that control the corrosion rate. Analytical calculations as well as the experimental results show that for a constant water saturation degree, the corrosion rate in stationary regime is negligible. Thus, species transport in transient states and wetting and drying cycles must be taken into account in the case of the long-term prediction of damage of reinforced concrete structures

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Bouharoun, Samir. "Comportement tribologique des huiles de décoffrage à l'interface béton/coffrage : influence de la formulation du béton." Thesis, Artois, 2011. http://www.theses.fr/2011ARTO0209/document.

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Abstract:

Dans un contexte où le développement durable est devenu une priorité majeure, les entreprises du secteur du bâtiment doivent faire face, à de nouvelles exigences en termes de respect de l’environnement. En particulier, lors de la mise en œuvre du béton dans les coffrages, une huile de démoulage d’origine minérale faiblement biodégradable est couramment utilisée comme couche séparatrice anti-adhérente. La nature de cette huile génère des risques importants de pollution environnementale. De nouvelles formulations d’huile de décoffrage d’origine végétale ont ainsi été développées.L’apparition de cette nouvelle gamme de produit nécessite une connaissance suffisante de leur comportement à l’interface béton/huile/coffrage. Ce mémoire contribue à l’étude de l’influence de la formulation du béton sur le comportement tribologique à l’interface béton/coffrage en présence de deux huiles de démoulage de nature différente (une huile végétale et une huile minérale). La zone du béton à l’approche du coffrage a été étudiée à l’état durci et frais sans huile de démoulage. Tout d’abord, l’évolution de la densité apparente du béton à l’approche d’une paroi a été évaluée en fonction de la pression de contact et du volume de pâte. Puis, une analyse complète de cette zone à l’interface à l’état frais a été réalisée afin d’estimer le rapport E/L et la quantité de pâte mobilisée à l’approche de la paroi coffrante. Une étude physico-chimique a été effectuée en reconstituant les milieux interstitiels de l’interface béton/huile/coffrage contenant un dosage différent en superplastifiant et en huile. Plusieurs techniques adaptées à ces milieux complexes, ont été utilisés afin d’évaluer la formation de savons et de déterminer la stabilité des émulsions obtenues. Cette thèse se conclue par une étude du frottement du béton frais contre une paroi coffrante avec et sans huile de démoulage à l’aide d’un tribomètre plan/plan. Plusieurs formulations de béton sont étudiées. Les résultats obtenus ont permis de comprendre le mode d’action des éléments fins et le dosage en superplastifiant aux interfaces béton/coffrage et béton/huile/coffrage. Dans le cas de l'huile d'origine végétale, le savon formé à partir des esters et des acides gras contribue à réduire les frottements en stabilisant l’émulsion et en organisant l’interface. Cependant, la présence du superplastifiant est indispensable pour avoir des performances élevées dans le cas de l’huile minérale
In a context where sustainable development has become a major priority, the companies in the building field must face to new requirements in terms of respect of the environment. In particular, during the concrete pouring, a mineral release agent, poorly biodegradable is currently used as separating layer non-stick. The nature of this oil creates significant risks of environmental pollution. New formulations of release agent of vegetable origin were developed.The appearance of this new product range requires a sufficient knowledge of their behavior at the interface concrete/release agent/formwork. This report contributes to the study the effect of the concrete composition on the tribological behavior at the interface concrete/formwork with two release agents of different nature (vegetable release agent and mineral release agent). The zone of concrete near the formwork was studied without release agents. First, the evolution of the density of the concrete at the approach of a wall was evaluated as a function of the contact pressure and the past volume. Then, a comprehensive analysis of this fresh layer was carried out to estimate the W/B ratio and the amount of paste mobilized close to the formwork. A physicochemical study was performed by reconstituting the interstitial medium of the interface concrete/release agent/formwork containing a different dosage of oil and superplasticizer. Several adapted techniques to these complex medium were used to evaluate the formation of soaps and to determine the stability of the obtained emulsions. This thesis ends with a study of the friction of fresh concrete against the formwork with and without release agent using a plan/plan tribometer. Many formulations of concrete are studied. The results were allowed to understand the mechanism of action of the fines element and the dosage of superplasticizer at the interfaces concrete/formwork and concrete/release agent/formwork. In the case of vegetable release agent, the soap formed from the esters and fatty acids contributes to reduce the friction by stabilizing the emulsion and organizing the interface. However, the presence of the superplasticizer is necessary to obtain a high performance for the mineral release agent

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Truc, Olivier. "Prediction of chloride penetration into saturates concrete - multi-species approach." Toulouse, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAT0019.

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Abstract:

Le cout entraine par la rehabilitation des ouvrages en beton arme corrodes est une source d'inquietude mondiale. Les mecanismes de reaction-diffusion impliques durant le transport des ions chlorure, qui sont a l'origine de la corrosion des armatures, sont donc etudies dans le cas d'un beton sature. La litterature nous informe que de nombreuses methodes experimentales ainsi que des modeles existent afin de comprendre et de decrire le transport de ces ions. Toutefois, il apparait que differents parametres obtenus empiriquement sont souvent difficiles a comparer entre eux et certaines observations experimentales restent inexpliquees. A partir de ce constat, une theorie encore peu utilisee dans le domaine du genie civil, appelee l'approche multi-especes, est presentee. Cette approche, qui prend en compte les interactions entre les differentes especes ioniques presentes dans la solution interstitielle du beton, a ete utilisee pour modeliser la diffusion et la migration de plusieurs especes ioniques dans des milieux poreux satures. Un nouveau modele numerique, appele msdiff, pour multi-species diffusion, a ete developpe afin de simuler diverses situations qui impliquent le transport des ions chlorure. Grace a msdiff, divers resultats experimentaux trouves dans la litterature et qui n'etaient pas tres bien compris, peuvent maintenant etre expliques. Ensuite, msdiff a ete utilise pour simuler des essais d'immersion effectues sur differents betons. Les simulations montrent, a l'aide d'une etude de sensibilite, quels sont les phenomenes qui ont le plus d'influence sur le transport des ions chlorure. Parmi eux, la fixation des ions par le beton et la composition de la solution interstitielle semblent avoir le plus grand effet. Enfin, les simulations demontrent clairement qu'il n'est pas raisonnable d'utiliser une methode empirique pour predire la vitesse de penetration des ions chlorure. L'utilisation des lois de fick pour predire a long terme est donc fortement remise en cause.

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Béland, Frédéric. "Détermination de l’influence des paramètres physico-chimiques de base du béton sur la cinétique et le potentiel résiduel de la réaction alcalis-silice." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66411.

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Abstract:

Ce projet évalue une approche pronostique de la réaction alcalis-silice (RAS), basée sur la réactivité résiduelle du granulat récupéré du béton d'un barrage, afin d'évaluer le potentiel résiduel d'expansion de la RAS. Ainsi, des essais d'expansion accélérés ont été réalisés sur des éprouvettes de mortier préparées avec des granulats fins obtenus par broyage des granulats d'origine en conditions d'immersion dans une solution de NaOH 1M. Les conditions expérimentales ont été optimisées selon 4 calibres granulaires de matériel réactif et 3 dimensions d'éprouvettes de mortier. En parallèle, des carottes de béton du barrage ont été désagrégées par trempage dans une solution de Na₂SO₄ concentrée à 25 % massique, combiné à un cyclage thermique (16 heures à 4°C et 8 heures à 60°C) pour récupérer les granulats. Plus de 90 % du matériel initial a été récupéré après conditionnement. Finalement, des éprouvettes de mortier ont été fabriquées à partir des granulats récupérés et selon les conditions optimisées. La cinétique de la consommation de la silice réactive de ces dernières sera comparée avec celle d'un granulat similaire à celui retrouvé dans le béton du barrage, mais n'ayant jamais été exposé à la RAS. Simultanément, le bilan de la concentration en alcalis disponibles pour la RAS dans le béton du barrage a été étudié. L'extraction de la solution interstitielle sous haute pression du béton du barrage a permis de mesurer des concentrations supérieures au bilan théorique en alcalis d'environ 1,3 kg de Na₂O([indice] eq)/m³ de béton. Afin d'expliquer cet apport d'alcalis au béton du barrage, le potentiel de relâchement d'ions alcalis des granulats a été évalué. Des analyses chimiques, des examens pétrographiques et les méthodes RILEM ACS-AAR-8 et IFSTTAR XP P 18-544 ont permis de déterminer que le potentiel de relâchement d'ions alcalis du gros granulat est négligeable. Le granulat fin a possiblement contribué à relâcher des alcalis dans la pâte de ciment, mais faute de matériel, le potentiel de relâchement de ce dernier n'a pas pu être confirmé.
This project evaluates a prognosis approach of the alkali-silica reaction (ASR), based on the residual reactivity of aggregates recovered from a concrete dam, to evaluate ASR’s residual expansion potential. Thus, accelerated expansion tests in immersion conditions of NaOH 1N solution were carried out on mortar specimens containing fine aggregates obtained by crushing of the original aggregate. The experimental conditions were optimized according to 4 granular classes of reactive material and 3 dimensions of mortar specimens. Meanwhile, concrete cores from the dam were disaggregated by immersion in a solution of Na₂SO₄ [25 % by mass] combined with thermal cycling (16 hours at 4°C and 8 hours at 60°C) to recover the aggregates. More than 90 % of the original material was recovered after conditioning. Mortar samples were made using the aggregates recovered and were exposed to optimized conditions. The kinetics of the reactive silica consumption of the latter will be compared to a similar aggregate, but never exposed to ASR. At the same time, the assessment of the available alkali concentration for ASR in the dam’s concrete was studied. High pressure extraction of the pore solution from the concrete allowed to measure concentrations higher than the theoretical alkali balance of about 1.3 kg of Na₂O([subscript] eq)/m³ of concrete. To explain this contribution of alkalis to the concrete, the alkali ion release potential of the aggregates was evaluated. Chemical analyzes, petrographic examinations and the RILEM ACSAAR- 8 and IFSTTAR XP P 18-544 methods have determined that the potential for alkali ion release from the coarse aggregate is negligible. The fine aggregate possibly contributed to the release of alkalis in the cement paste, but due to lack of material, the release potential of the latter could not be confirmed.

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Bouhlel, Mohamed. "Comportement du béton au jeune âge sous différentes conditions thermiques." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28635/28635.pdf.

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Abstract:

Les matériaux cimentaires sont utilisés de plus en plus dans le domaine de la construction civile. Plusieurs recherches expérimentales sont réalisées dans le but de mieux comprendre les mécanismes pilotant le comportement des bétons et d’identifier les facteurs responsables afin d’en assurer à la fois une meilleure durabilité et une bonne résistance. Or, les bétons dits de haute performance sont susceptibles à se fissurer depuis les premières heures suivant l’initiation de la réaction d’hydratation. La durabilité des bétons est ainsi affectée. Ceci constitue un défi d’actualité. C’est dans cette optique que la présente recherche a été initiée. Le terme jeune âge représente les premiers jours, voire les premières heures, suivant l’amorcement de la réaction d’hydratation des grains de ciments. À l’heure actuelle, il n’existe pas de procédure ni de montages expérimentaux « normalisés » permettant d’évaluer le comportement des bétons depuis le jeune âge. Le Centre de recherche sur les infrastructures en béton (CRIB) a développé un dispositif expérimental qui permet de simuler le comportement des bétons sous des conditions de restrictions des déformations. Le montage, appelé montage de retrait restreint à déformations différées (R2D2), a été amélioré dans le cadre de cette étude afin de permettre d’examiner l’influence de la température sur le comportement des bétons au jeune âge. Plusieurs bétons ont été formulés et testés en se basant sur trois types de ciments. Cinq rapports eau/ciment ont été testés et plusieurs profils thermiques ont été appliqués. L’influence du rapport eau/ciment, de la composition minéralogique et de la température sur le comportement ont été investis plus en profondeur. Le détail des résultats de cette étude expérimentale est présenté dans les sections qui suivent.
Cementitious materials are used increasingly in the field of civil construction. Several experimental investigations are conducted to better understand the mechanisms controlling the behaviour of concrete and identify the factors responsible to ensure both durability and strength. But the so-called high performance concretes are likely to crack in the first hours after the initiation of the hydration reaction. The durability of concrete is thus affected. This constitutes a challenge for today. This research has been initiated with this perspective in mind. The term young age represents the first days, even the first few hours following the initiation of the reaction of hydration of cement grains. Currently, there is no procedure or experimental setups standardized to assess the behaviour of concrete from an early age. The Research Center on Concrete Infrastructures (CRIB) has developed an experimental device that simulates the behaviour of concrete under conditions of restricted deformation. The assembly, called the assembly for restrained shrinkage deformations (R2D2) was improved as part of this study to help examine the influence of temperature on the behaviour of concrete at early age. Several concrete were formulated and tested based on three types of cements. Five water /cement ratios were tested and several thermal profiles were applied. The influence of the water /cement ratio, the mineralogical composition of cement and the effect of the temperature on the concrete behaviour have been investigated in more depth.

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Naar, Raphaëlle. "Modélisation du comportement mécanique du béton par approche multi-physique (couplage chimie-mécanique) : application à la réaction alcali-silice." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00481739.

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Abstract:

La réaction alcali-silice (RAS) est une pathologie des bétons engendrant des désordres et dégradations irréversibles au niveau d'ouvrages de divers types (ponts, barrages, trottoirs, etc.). C'est une réaction chimique entre les alcalins contenus dans la pâte de ciment et la silice contenue dans certains granulats utilisés lors de la confection du béton. Bien que des recommandations existent afin d'éviter le développement de cette pathologie, la modélisation numérique des effets de la réaction alcali-silice sur la tenue mécanique du béton reste un enjeu de première importance pour le génie civil. L'objectif de cette thèse est de progresser dans la compréhension et la modélisation des phénomènes chimiques, mécaniques et de leurs interactions lors de la RAS. Une modélisation a d'abord été élaborée afin de rendre compte de la chimie de la réaction alcali-silice. Ce modèle analytique est un modèle couplé à deux variables qui sont les champs de concentration en alcalins et en silice. Il permet de connaître à chaque instant de la réaction et en tout point d'une éprouvette la concentration des différentes espèces. La cinétique de la réaction est aussi prise en compte via un paramètre, la constante cinétique, qui pourra être identifiée numériquement. Afin de coupler chimie et mécanique, ce modèle a été implémenté dans l'outil numérique FEMCAM (Finite Element Model for Concrete Analysis Method) qui simule le comportement mécanique tridimensionnel des matériaux quasi-fragiles tels que les bétons. C'est une approche mésoscopique qui a été adoptée où le béton est considéré comme un matériau biphasé composé de granulats agglomérés dans une pâte de mortier. Le modèle non local de Mazars avec formulation implicite est implémenté dans cet outil pour rendre compte du comportement élastique endommageable de la pâte de mortier tandis que les granulats sont considérés comme ayant un comportement purement élastique. Le modèle chimique a ensuite été couplé au modèle mécanique afin de rendre compte des effets de la RAS sur le comportement du béton. Il a été considéré une approche dite de gonflement granulaire dans laquelle ce sont les granulats eux-mêmes qui gonflent dans la pâte de mortier et non le gel formé par la réaction. Le couplage inverse, c'est-à-dire l'influence de la dégradation mécanique du béton sur l'avancement de la réaction, a aussi été modélisé par une loi simple mais facilement évolutive. Le modèle complet a pu être validé grâce à différentes campagnes expérimentales et de nombreuses études de sensibilité ont donc été réalisées afin de mieux comprendre l'influence des différents paramètres mis en jeu dans la réaction.

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Alvarado-Maciel, Omar. "Extraction électrochimique des chlorures du béton : approches expérimentales et modélisation." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30149.

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Abstract:

Cette étude allie une approche numérique à une approche expérimentale, afin de comprendre les mécanismes de transport ionique dans un béton soumis à un champ électrique externe. L'application concrète de ce travail concerne la réhabilitation des ouvrages en béton armé corrodés par extraction électrochimique des chlorures appelée technique de déchloruration. Le volet modélisation numérique porte sur le développement d'un modèle macroscopique basé sur les équations de base de la thermodynamique des processus irréversibles. Dans le cas d'un milieu poreux saturé (béton), les mouvements ioniques en présence d'un champ électrique externe sont décrits à travers l'équation de Nernst-Planck. Les interactions entre les espèces ioniques dans la solution interstitielle d'une part, et physico-chimiques (sorption et désorption des ions chlore) d'autre part sont prises en compte. Le volet expérimental comporte deux parties. Une première où les échantillons en terre cuite sont utilisés et une seconde partie où des échantillons en béton sont testés. Les essais sur terre cuite ont permis des tester le modèle dans un environnement simplifié (sans interaction physico-chimique (fixation), tandis que, les essais sur béton ont permis la confrontation du modèle à un cas réel. Dans les deux cas, les résultats montrent que le modèle présenté est un outil adapté pour prédire l'évolution des espèces ioniques dans l'échantillon en fonction du temps d'application de l'extraction, ce qui en fait un outil d'optimisation du temps d'application de la technique de déchloruration.

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Comparet, Cédric. "Etude des interactions entre les phases modèles représentatives d'un ciment Portland et des superplastifiants du béton." Dijon, 2004. http://www.theses.fr/2004DIJOS051.

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Ramacciotti, Muriel. "Etude du comportement rhéologique de mélanges issus de l'interaction corium/béton." Aix-Marseille 1, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX11041.

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Abstract:

Dans l'hypothese d'un accident de reacteur nucleaire, il n'est actuellement pas possible d'ecarter totalement l'eventualite d'une rupture de cuve a la suite de la relocalisation du cur fondu du reacteur (corium) en fond de cuve. La viscosite (en fait, le comportement rheologique) joue un role important dans de nombreux phenomenes comme la progression du corium en cuve, la decharge du corium hors-cuve, les interactions avec les elements de structure (beton) et son etalement dans un recuperateur. C'est pourquoi, il est important de pouvoir predire le comportement rheologique de melanges de differentes compositions (principalement uo 2, zro 2, fe xo y et fe pour les scenarios en cuve, plus sio 2 et cao pour les scenarios hors-cuve) aux temperatures au dessus de la temperature de solidus. Dans le cas de melanges corium-beton, la viscosite augmente du fait de l'apparition de solides mais aussi du fait de l'augmentation de la viscosite de la phase liquide residuelle (due a l'augmentation de la silice dans le liquide). Nous avons utilise le modele d'urbain pour calculer la viscosite de la phase liquide. Ce modele applique a differentes compositions de basalte et sur un melange basalte contenant jusqu'a 18%m d'uo 2, a permis de retrouver de facon satisfaisante les viscosites mesurees. Dans l'intervalle de solidification, l'analyse de donnees issues de la litterature, montre que la viscosite de tels melanges ne peut pas etre decrite par des modeles de suspensions de spheres non-interactives ; en consequence nous avons propose une loi de type arrhenius avec un facteur multiplicatif tel que n = exp(2. 5c), c etant compris entre 4 et 8. C est plus important dans le cas des faibles vitesses de cisaillement et de refroidissement. L'analyse des echantillons de structure apres une trempe, montre que ce facteur depend de la morphologie de la particule. Enfin, ce type de loi rheologique avec un facteur c de 6,1, a permis de recalculer de facon satisfaisante un essai d'etalement en corium a 2100 k sur un plan horizontal.

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Ayed, Abderrahmen. "Méthode d'étude mécanique et physico-chimique de l'interface acier béton." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30329.

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Abstract:

Une procedure experimentale permettant de coupler des investigations physico-chimiques et mecanique est mise au point puis utilisee pour suivre l'evolution des caracteristiques de la liaison acier-beton en fonction du temps et sous l'influence d'actions endogenes et exogenes. Le modele experimental est une eprouvette mixte constituee de deux matrices de mortier separees par une plaque d'acier, a l'etat de surface maitrise. L'inclinaison de la plaque par rapport a l'axe longitudinal de l'eprouvette mixte est variable, ce qui permet d'obtenir, avec un effort axial impose, plusieurs combinaisons de contraintes normales et tangentielles dans la zone de contact acier beton. La premiere partie de ce travail est consacree d'une part a l'etude theorique du champ des contraintes a l'interface du modele propose, et d'autre part a une verification experimentale effectuee sur une eprouvette instrumentee par des jauges de deformations. Dans la seconde partie le modele experimental est utilise pour suivre l'evolution de la liaison acier-beton d'eprouvettes comportant des plaques metalliques presentant divers etats de surface. Apres rupture l'interface metal beton est analysee par diffractometrie des rayons x, par microsonde electronique, et observee par microscope electronique a balayage. Les resultats obtenus montrent que l'etat de surface de la plaque et la formation des composes d'interaction, lorsque le metal reagit avec le ciment, se traduisent par une modification de la resistance mecanique de la liaison. La meme procedure est appliquee a des eprouvettes soumises pendant un temps significatif a une action couplee mecanique et chimique. Les premiers resultats montrent qu'a long terme la liaison pourrait etre alteree

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Hamouine, Abdelmadjid. "Contribution à l'étude de l'adhérence acier-béton de hautes performances." Toulouse, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAT0009.

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Abstract:

L'objectif principal de notre travail est de contribuer a l'etude des caracteristiques de la liaison d'adherence entre les barres d'acier et le beton de hautes performances. Ce beton est obtenu par l'introduction d'une poudre appelee fumee de silice condensee en association avec un fluidifiant (polymelamine). Nous avons mene nos travaux sur deux types d'essai d'adherence en distinguant les deux aspects essentiels du role joue par la liaison armature-beton (adherence-ancrage et adherence-fissuration). Dans la premiere partie nous avons fait varier les parametres entrant en jeu dans la liaison acier-beton (longueur d'enrobage, diametre de la barre, resistance du beton d'enrobage, rugosite de la barre), les resultats de cette etude nous ont permis de mettre en evidence le role des parametres constitutifs de la liaison acier-beton, dont nous avons pu deduire les lois definissant les variations de la contrainte tangentielle moyenne en fonction du glissement relatif de la barre. Dans la deuxieme partie nous avons analyse les performances de l'adherence-fissuration en les evaluant caracteristiques de fissuration du beton d'enrobage (espacement et ouverture des fissures). Une etude comparative a ete realisee entre des tirants en beton de hautes performances et beton ordinaire, pour apprecier l'effet produit sur l'espacement et l'ouverture des fissures par une augmentation de resistance et de rigidite du beton constitutif du tirant

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Benkabou, Rim. "Étude des propriétés nano-mécaniques d’un béton." Thesis, Reims, 2018. http://www.theses.fr/2018REIMS007/document.

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Abstract:

Cette thèse vise à développer une méthode d'homogénéisation numérique multi-échelle pour la prédiction des propriétés élastoviscoplastiques d'un béton à haute performance (BHP), où les hétérogénéités microstructurales sont analysées par nanoindentation. La procédure d'homogénéisation a été effectuée en deux niveaux en fonction de la microstructure du BHP : le niveau correspondant à la matrice composée de produits d'hydratation, de clinker et de cendre volante, et le niveau correspondant au mortier qui contient la porosité et les agrégats. Le comportement élasto-viscoplastique des phases microstructurales individuelles de la matrice est identifié à partir des données de nanoindentation. Une méthode inverse est réalisée en utilisant la simulation par éléments finis des tests de nanoindentaion combinée à une procédure d'optimisation numérique. Les résultats micromécaniques sont ensuite utilisés comme paramètres d'entrée pour l'homogénéisation élastoviscoplastique numérique à l'échelle microscopique. Le niveau correspondant au mortier est analysé par homogénéisation numérique en utilisant la simulation par éléments finis pour prédire les propriétés globales du béton. Les résultats sont comparés aux résultats expérimentaux et analytiques macroscopiques issus de la littérature montrant un bon accord. La procéduredéveloppée dans ce travail donne des résultats prometteurs pour la prédiction des propriétés élasto-viscoplastiques du BHP et peut être étendue à d'autres lois de comportement, y compris l’endommagement. La dernière partie de la thèse est consacrée à l'étude expérimentale de deux bétons préparés avec deux adjuvants différents
This thesis aims at developing a numerical multiscale homogenization method for prediction of elasto-viscoplastic properties of a high performance concrete (HPC) where the microstructural heterogeneities are analyzed with the nanoindentation. The homogenization procedure was separated into two-levels according to the microstructure of the HPC: the matrix level composedof hydration products, clinker and fly-ash and the mortar level which accounts for large air porosity and aggregates. The elastoviscoplastic behavior of individual microstructural phases of the matrix are identified from nanoindentation data. An inverse method is applied by using the finite element simulation of the nanoindentaion tests combined with a numerical optimizationprocedure. The micromechanical results are then used as input parameters for numerical elasto-viscoplastic homogenization at microscale. The mortar level is analyzed with numerical homogenization by using the finite element simulation to predict the overall elasto-viscoplastic high performance concrete properties. The results are compared with macroscopic experimental and analytical results from the literature showing a good agreement. The procedure developed in this work gives promising results for the prediction of HPC properties and can be extended to other constitutive laws including damage. The last part of the thesis is dedicated to the experimental study of two concretes prepared with two different adjuvants

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Modjabi-Sangnier, François. "Approche quantitative de la notion de compatibilité des bétons de réparation autoplaçants." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27477/27477.pdf.

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Bouharoun, Samir. "Comportement tribologique des huiles de décoffrage à l'interface béton/coffrage : influence de la formulation du béton." Electronic Thesis or Diss., Artois, 2011. http://www.theses.fr/2011ARTO0209.

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Abstract:

Dans un contexte où le développement durable est devenu une priorité majeure, les entreprises du secteur du bâtiment doivent faire face, à de nouvelles exigences en termes de respect de l’environnement. En particulier, lors de la mise en œuvre du béton dans les coffrages, une huile de démoulage d’origine minérale faiblement biodégradable est couramment utilisée comme couche séparatrice anti-adhérente. La nature de cette huile génère des risques importants de pollution environnementale. De nouvelles formulations d’huile de décoffrage d’origine végétale ont ainsi été développées.L’apparition de cette nouvelle gamme de produit nécessite une connaissance suffisante de leur comportement à l’interface béton/huile/coffrage. Ce mémoire contribue à l’étude de l’influence de la formulation du béton sur le comportement tribologique à l’interface béton/coffrage en présence de deux huiles de démoulage de nature différente (une huile végétale et une huile minérale). La zone du béton à l’approche du coffrage a été étudiée à l’état durci et frais sans huile de démoulage. Tout d’abord, l’évolution de la densité apparente du béton à l’approche d’une paroi a été évaluée en fonction de la pression de contact et du volume de pâte. Puis, une analyse complète de cette zone à l’interface à l’état frais a été réalisée afin d’estimer le rapport E/L et la quantité de pâte mobilisée à l’approche de la paroi coffrante. Une étude physico-chimique a été effectuée en reconstituant les milieux interstitiels de l’interface béton/huile/coffrage contenant un dosage différent en superplastifiant et en huile. Plusieurs techniques adaptées à ces milieux complexes, ont été utilisés afin d’évaluer la formation de savons et de déterminer la stabilité des émulsions obtenues. Cette thèse se conclue par une étude du frottement du béton frais contre une paroi coffrante avec et sans huile de démoulage à l’aide d’un tribomètre plan/plan. Plusieurs formulations de béton sont étudiées. Les résultats obtenus ont permis de comprendre le mode d’action des éléments fins et le dosage en superplastifiant aux interfaces béton/coffrage et béton/huile/coffrage. Dans le cas de l'huile d'origine végétale, le savon formé à partir des esters et des acides gras contribue à réduire les frottements en stabilisant l’émulsion et en organisant l’interface. Cependant, la présence du superplastifiant est indispensable pour avoir des performances élevées dans le cas de l’huile minérale
In a context where sustainable development has become a major priority, the companies in the building field must face to new requirements in terms of respect of the environment. In particular, during the concrete pouring, a mineral release agent, poorly biodegradable is currently used as separating layer non-stick. The nature of this oil creates significant risks of environmental pollution. New formulations of release agent of vegetable origin were developed.The appearance of this new product range requires a sufficient knowledge of their behavior at the interface concrete/release agent/formwork. This report contributes to the study the effect of the concrete composition on the tribological behavior at the interface concrete/formwork with two release agents of different nature (vegetable release agent and mineral release agent). The zone of concrete near the formwork was studied without release agents. First, the evolution of the density of the concrete at the approach of a wall was evaluated as a function of the contact pressure and the past volume. Then, a comprehensive analysis of this fresh layer was carried out to estimate the W/B ratio and the amount of paste mobilized close to the formwork. A physicochemical study was performed by reconstituting the interstitial medium of the interface concrete/release agent/formwork containing a different dosage of oil and superplasticizer. Several adapted techniques to these complex medium were used to evaluate the formation of soaps and to determine the stability of the obtained emulsions. This thesis ends with a study of the friction of fresh concrete against the formwork with and without release agent using a plan/plan tribometer. Many formulations of concrete are studied. The results were allowed to understand the mechanism of action of the fines element and the dosage of superplasticizer at the interfaces concrete/formwork and concrete/release agent/formwork. In the case of vegetable release agent, the soap formed from the esters and fatty acids contributes to reduce the friction by stabilizing the emulsion and organizing the interface. However, the presence of the superplasticizer is necessary to obtain a high performance for the mineral release agent

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Aubert, Jean-Emmanuel. "Valorisation d'une cendre d'incinérateur d'ordures ménagères traitée par le procédé Revasol R dans des bétons hydrauliques." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30203.

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Gérard, Bruno. "Contribution des couplages mécanique-chimie : transfert dans la tenue à long terme des ouvrages de stockage de dechets radioactifs." Cachan, Ecole normale supérieure, 1996. http://www.theses.fr/1996DENS0017.

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Abstract:

Une prédiction fiable du comportement a long terme des barrières de confinement en béton nécessite d'avoir bien identifie les divers mécanismes de détérioration et de les avoir convenablement modélisés. L'originalité de cette étude est de coupler le comportement mécanique avec une dégradation d'origine chimique (dissolution des hydrates cimentaires due a un ruissellement d'eau pure). Afin d'évaluer ce couplage, un modèle a été développé et implanté dans un code de calculs par éléments finis. Le module d'élasticité évolue comme une fonction d'une variable de vieillissement dépendant de la teneur locale en calcium. Le comportement mécanique non-linéaire du béton est modélisé selon la théorie de l'endommagement. Parallèlement, deux procédures expérimentales ont été développées. La procédure bipède a été développée afin d'étudier les mécanismes de développement de la fissuration et des propriétés de permutation sous chargement mécanique de traction. La procédure lift a été développée pour la réalisation accélérée d'échantillons cimentaires dégradés chimiquement dans le but d'évaluer le couplage mécanique-chimie. Des essais de micro dureté ont été réalisés pour identifier la fonction de vieillissement chimico-mécanique. Plusieurs simulations numériques ont été réalisées. La présence d'une fissure modifie localement la pénétration de la dégradation. L'ouverture de la fissuration constitue un paramètre dominant le couplage diffusion-chimie-mécanique. A l'issue de ces simulations, plusieurs applications industrielles sont directement envisageables. Les limitations et les extensions futures du modèle ont aussi été discutées

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Divet, Loïc. "Les réactions sulfatiques internes au béton : contribution à l'étude des mécanismes de la formation différée de l'ettringite." Paris, CNAM, 2001. http://www.theses.fr/2001CNAM0375.

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Abstract:

Certaines structures en béton présentent une fissuration dont l'origine est parfois attribuée à un gonflement provoque par la formation différée de l'ettringite. L'étude de matériaux en service montre que cette maladie ne concerne pas uniquement les bétons traités thermiquement, mais peut aussi se rencontrer dans les ouvrages en béton de grande masse. Pour ces derniers, le cycle thermique apparaît plus intense compte tenu de la durée de maintien à haute température. Plusieurs paramètres apparaissent indispensables à la réaction : dosage en ciment élevé, bétonnage en période estivale, nature du ciment (alcalins, so 3 et c 3a), conditions d'humidité élevée, nature minéralogique des granulats. Deux mécanismes réactionnels peuvent être à l'origine de cette réaction. Le travail expérimental a consisté à les étudier séparément in vitro. Nous montrons que les ions so 4 2 peuvent se fixer par adsorption physique à la surface des c-s-h. Ce phénomène est susceptible d'empêcher partiellement la formation initiale d'ettringite et est favorisé par une élévation de la température et/ou de la basicité du milieu. A travers une expérimentation sur des phases synthétisées, nous mettons également en évidence une libération importante d'ions so 4 2 provenant des sulfoaluminates de calcium hydrates gouvernée par la température et la concentration en ions oh. Par contre, les ions al(oh) 4 apparaissent plus difficilement libérables. Ces deux mécanismes génèrent donc des sulfates qui se trouvent, soit en solution dans la phase aqueuse du béton, soit physiquement adsorbes aux c-s-h et qui peuvent, a terme, lorsque certaines conditions chimiques sont atteintes, participer à la formation d'ettringite délétère pour le béton. Des modifications importantes dans la microstructure des c-s-h formes à 60 et 90\c ont également été mises en évidence. Il apparaît que les amas de c-s-h présentent une porosité plus grossière qui facilitera le transfert local des ions sulfate vers des sites réactionnels.

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Massart, Sébastien. "Méthodologies de l'assimilation de données : application à la chimie atmosphérique et à la mécanique des structures." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT036H.

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Abstract:

L'assimilation de données a pour vocation de calculer la meilleure estimation de l'état d'un système physique en utilisant toutes les informations disponibles : modèle numérique, estimations a priori de l'état à estimer et mesures. La présente thèse utilise deux méthodes traditionnelles, l'une déterministe appliquée à la chimie atmosphérique, la seconde statistique, pour des problématiques d'évolution du béton. Des expériences jumelles nous ont permis d'estimer séparément les conditions initiales et les émissions des principaux polluants de l'atmosphère urbaine. L'impact sur les analyses des observations synthétiques a été montré. Le fluage, phénomène évolutif, contribue à la diminution de l'étanchéité de la paroi en béton des enceintes de confinement du parc nucléaire d'EDF. Nous avons recalé des paramètres du logiciel Code_Aster sur des mesures de surveillance afin de réaliser des prévisions de l'évolution des enceintes et d'évaluer quantitativement leur degré de confiance.

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Vallée, Daniel. "Mechanical and chemical characterization of the heterogeneous microstructure of green concrete with mineral additions." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30191/30191.pdf.

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Abstract:

La compréhension des propriétés mécaniques de la microstructure des bétons verts est l'un des principaux intérêts de recherche dans l'industrie du ciment et du béton. Ce rapport traite de l'étude de pâtes de ciment ordinaire et d'une pâte de ciment avec ajout de laitier en couplant un à un les réponses chimiques et mécaniques mesurées à l'échelle nanoscopique. Les techniques expérimentales utilisées sont la technique de la nanoindentation ainsi que l'analyse chimique quantitative par microscopie électronique à balayage couplée à un détecteur de rayons X à dispersion d'énergie (MEB-EDS). L'analyse mécanique comprend la mesure d'un coe_cient de relaxation basé sur un approfondissement de la théorie existante de la technique de la nanoindentation. Les résultats comportent une étude déterministe basée sur la chimie, une méthode permettant de déterminer la nature d'une surface indentée à partir des rapports des éléments atomiques mesurés à l'aide du MEB-EDS à cet endroit, et permettant de la lier directement la réponse mecanique mesurée à l'aide de la technique de la nanoindentation. Une étude statistique basée sur l'estimation du maximum de vraisemblance est aussi réalis ée pour déterminer les réponses mécaniques et chimiques des di_érentes phases présentes. On trouve que la majorité des microvolumes d'interaction des expérimentations mécaniques et chimiques est composée de plusieurs phases. Il a également été possible de déterminer les réponses mécaniques du monosulfoalumite et de l'hydrotalcite combiné à du C_S_H, des produits d'hydratation importants de la pâte de ciment avec ajout de laitier.
One of the main interests of the cement and concrete industries is to better understand the mechanical properties of green concrete systems. This report provides a nano-investigation approach with a one-to-one coupling of the mechanical and chemical responses of ordinary cement pastes and a cement paste with an addition of blast furnace slag. This is achieved by using the technique of nanoindentation and a quantitative investigation of the chemistry by using the scanning electron microscopy coupled with the energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). The mechanical analysis includes the measurement of a relaxation coe_cient, an extension of the already known theory of the nanoindentation technique. The results are implemented with a deterministic analysis of the chemistry, a method allowing the determination of the nature of an indented area from the atomic ratios measured by using the SEM-EDS on this spot, and which can be directly linked to the mechanical responses measured by the nanoindentation tests. A statistical analysis based on the maximum likelihood estimation is also performed in order to identify the mechanical responses of the di_erent chemical phases present. It is found that the most of the microvolumes probed by the mechanical and chemical investigation are heterogeneous composites with intermixing. We could also determine the mechanical properties of monosulfoalumite and hydrotalcite combined with C_S_H, important hydration products of cements with slag additions.

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Grimal, Etienne. "Caractérisation des effets du gonflement provoqué par la réaction alcali-silice sur le comportement mécanique d'une structure en béton." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30029.

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Abstract:

Un certain nombre d'ouvrages de génie civil du parc de production d'EDF, principalement des barrages, présentent des pathologies de gonflement des bétons dus à la réaction alcali-granulats (RAG). Afin d'évaluer les marges de sécurité et de fonctionnement de ces installations, et de maîtriser les coûts de maintenance, EDF et le Laboratoire Mate��riaux et Durabilité des Constructions (LMDC) ont développé un modèle numérique, intégré dans le code aux éléments finis Aster, permettant la simuler le comportement mécanique des structures affectées par la RAG. Le but de ce modèle est d'évaluer les déformations et l'endommagement anisotrope (fissuration) des ouvrages atteints. En effet, de récentes recherches expérimentales confirment que le gonflement dû à la RAG devient fortement anisotrope lorsque l'état de contrainte devient déviatorique. De plus, la cinétique et l'amplitude de la réaction dépendant fortement de la teneur en eau et de la température du béton, le modèle tient compte de ces phénomènes environnementaux. Par ailleurs, les fluages de compression et de traction jouent un rôle significatif dans le comportement des ouvrages, ils ont donc été traités de manière spécifique. Une méthode d'identification des paramètres du modèle est également proposée et le modèle testé sur une campagne d'essais expérimentale récente effectuée sur mini-structure au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) ; enfin, le modèle est utilisé pour modéliser le comportement du barrage de Temple sur Lot
The principal structures affected by alkali aggregate reaction (AAR) are dams and bridges. In order to evaluate the safety level and the maintenance costs of its dams, “Electricité de France” (EDF) in collaboration with the Laboratory of Materials and Durability of Constructions (LMDC) has developed a numerical model integrated in the finite element computer code Aster in order to simulate AAR-affected structures. One of the purposes of this model is to quantify both swelling and damage in terms of anisotropy and amplitude. Indeed, recent experimental investigations confirm that AAR swelling becomes strongly anisotropic as soon as the stress state is deviatoric. This model is in the continuity of recent research carried out on AAR simulations, effects of moisture and temperature are take into account. Obtaining a good prediction of expansive phenomena requires the identification and the realistic modelling of physical, chemical and mechanical mechanisms. Among these phenomena, basic creep in compression and tension play a significant role. In this work, a method of identification of the parameters of the model is proposed. The model is tested on an experimental result carried out on mini-structure at the “Laboratoire Central des Ponts et Chaussées” (LCPC); finally, the model is used to reproduce the mechanical behavior of “ Temple sur Lot” dam

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Clastres, Pierre. "Hydratation et expansion sous contrainte d'un ciment expansif." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37612696k.

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Fajardo, San Miguel Gerardo del Jesus. "Technique d'extraction électrochimique des chlorures : contribution a la connaissance de son domaine d'efficacité." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30292.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse était de définir les paramètres permettant de réhabiliter une structure en béton armé corrodé par la technique d'extraction électrochimique des ions chlore (ECE), et d'expliciter les conditions d'application de cette technique. La ECE a été appliquée sur des éprouvettes soumises à une pollution par une solution artificielle d'eau de mer dans deux conditions (marnage ou immersion). L'influence de plusieurs paramètres a été étudiée (niveau en ions chlore, état de dégradation de l'acier, qualité et épaisseur de l'enrobage). Les résultats ont montré que les caractéristiques du profil initial intervenaient seulement pour des enrobages importants, que la diminution des chlorures à l'interface acier – béton dépendait de l'état de dégradation de l'acier et que la repassivation n'était pas systématique. Le traitement d'ECE appliqué à des éprouvettes présentant des vitesses de corrosion d'acier élevées n'est donc pas suffisant pour garantir une prolongation de leur vie
The objective of this work is to define the parameters, capable of rehabilitating a corroded concrete structure by the Electrochemical Chloride Extraction technique (ECE), and more precisely to clarify the application conditions of this technique. For that, the ECE technique was applied to reinforced concrete specimens before being exposed to an artificial seawater under two conditions (splash and tidal zones). The influence of various parameters was studied (chloride contamination level, state of degradation of rebar, quality and cover depth of concrete). The results demonstrate that, the characteristics of the initial profile intervened only for larger cover depths, the reduction in the chloride content near to steel – concrete interface depends on the degradation of steel and the repassivation was not systematic. The ECE treatment applied to specimens presenting a high steel corrosion rate is not sufficient to guarantee a prolongation of their service life

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Duchesne, Josée. "Le rôle des ajouts minéraux face aux réactions alcalis-granulats dans le béton : mécanismes de réaction, performance et essais d'évaluation de la performance." Doctoral thesis, Université Laval, 1993. http://hdl.handle.net/20.500.11794/28933.

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Orellan, Herrera Juan-Carlos. "Efficacité et effets secondaires des techniques électrochimiques de maintenance des structures en béton armé." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30220.

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Dauzères, Alexandre. "Etude expérimentale et modélisation des mécanismes physico-chimiques des interactions béton-argile dans le contexte du stockage géologique des déchets radioactifs." Poitiers, 2010. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2010/Dauzeres-Alexandre/2010-Dauzeres-Alexandre-These.pdf.

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Abstract:

Ces travaux de recherche s'inscrivent dans le cadre de l'étude de faisabilité du stockage des déchets radioactifs en couches géologiques profondes. L'option développée actuellement par l'Andra, inclut l'utilisation de plusieurs types de matériaux cimentaires en contact avec l'argilite du site du Callovo-Oxfordien (COX). L'argilite et les bétons sont caractérisés par des solutions porales multi ioniques très différentes en termes de concentrations et de pH. Contrôlée par les différences de concentrations, la diffusion des espèces aqueuses entre ces solides poreux induit des perturbations chimiques et physiques. Cette étude s'appuie sur un travail expérimental, analytique et numérique dans le but d'identifier les mécanismes contrôlant l'influence d'un environnement argileux sur les matériaux cimentaires. Deux pâtes de ciment durcies sont étudiées : une pâte CEM I, et une pâte « bas-pH » (ciment CEM I + fumée de silice + cendres volantes). Cette dernière est développée spécifiquement pour l'application stockage afin de limiter le panache alcalin vers l’argile. Deux montages expérimentaux sont créés : un premier où le matériau cimentaire est immergé dans une solution représentative de l'eau porale du COX, dans des conditions respectant la chimie du milieu argileux (pCO2 élevée, concentrations en carbonates, sulfates, pH neutre…). Les essais sont réalisés de 1 à 10 mois à 25°C. Le second dispositif permet le confinement des matériaux argileux en contact avec une pâte de ciment de 2 à 12 mois à 20 et 50°C. Les porosités des matériaux sont saturées. Les échanges de matière s'effectuent par diffusion en fonction des gradients de concentrations. Systématiquement, le matériau CEM I subit une décalcification, une carbonatation et une précipitation d'ettringite. Le matériau « bas-pH » est soumis à une décalcification, une dissolution de l'ettringite et à la formation de silicates de magnésium hydratés (M-S-H). Une pâte de ciment CEM I immergée dans la solution d'eau de site du COX développe une croûte de calcite recouvrant la totalité de la surface du matériau et limite la progression du front d'altération à une centaine de microns après 10 mois d'interaction (colmatage). Le même matériau en interface avec l'argilite remaniée du COX à température ambiante, présente une altération plus intense, jusqu'à près d'1 mm de profondeur après 1 an, provoquant une ouverture de porosité sur l'ensemble de l'épaisseur d'altération (pas de colmatage, faible carbonatation). Dans cette dernière configuration, à 20°C comme à 50°C, l'évolution du front d'altération est proportionnelle à la durée d'interaction. L'argilite subit une illitisation sous l'effet de la diffusion du KOH, mécanisme libérant du silicium et provoquant la précipitation de C-S-H de faible rapport CaO/SiO2 (0,8) à l’interface. Une pâte de ciment « bas-pH » immergée dans la solution d'eau de site du COX montre une altération intense, une déstructuration totale en surface liée à la décalcification totale de son C-S-H de départ de faible rapport CaO/SiO2 (≈ 0,8), se transformant en silice amorphe. La carbonatation (calcite) est diffuse et se localise entre la surface et la zone saine. Un important réseau de pores capillaires se forme. Le front d'altération évolue en racine carrée du temps (altération supérieure à 1,5 mm après 5 mois). Le même matériau en contact avec l'argilite (ou de la bentonite), montre une altération moins intense, avec la formation de M-S-H à l'interface. Le calcium libéré lors de la décalcification (C-S-H + ettringite) diffuse vers le matériau argileux pour se substituer au sodium dans l'interfoliaire des montmorillonites, aucune illitisation n'est identifiée. Les épaisseurs perturbées des deux côtés de l'interface n'excèdent pas quelques centaines de microns après 1 an. Les simulations numériques (HYTEC) de tous les essais, reproduisent l'ensemble les mécanismes observés expérimentalement et permettent d'identifier les échanges de matière dans l'ensemble des configurations. Ces simulations ont notamment permis de valider l'hypothèse expérimentale de diffusion de silicium de l'argilite vers la pâte de ciment CEM I en lien avec l'illitisation, source de précipitation de C-S-H à l'interface
These research works are carried out as part of the radioactive wastes geological disposal feasibility study. The current option developed by Andra, includes several cementitious materials in contact with the surrounding Callovo-Oxfordian (COX) (an argillite). Concretes and argillite present very different pore solutions (ionic concentrations and pH). Controlled by the concentrations differences, the aqueous species diffusion in the solids generates chemical and physical disturbances. This study is based on experimental, analytical and numerical works, in order to identify the mechanisms controlling the clayey environment influence on cementitious materials. Two hardened cement pastes (HCP) are studied: a CEM I HCP and a “low-pH” HCP (CEM I cement + silica fume + fly ashe). The latter is especially developed for the geological disposal application in order to reduce the alkaline plume towards the host-rock. Two experimental devices are created: first, the HCP is immerged in a COX pore solution. The conditions are in agreement with the clayey environment chemistry (high pCO2, carbonates and sulfates concentrations, neutral pH…). The tests are carried out at 25°C, over several months (up to 10). The second device allows the clayey rock containment in contact with a HCP at 20°C and 50°C, over several months (up to 12). The materials are saturated: only diffusion controls the soluble species exchanges. All the results obtained show that the CEM I HCP presents decalcification, carbonation and ettringite precipitation; where as the “low-pH” HCP undergoes decalcification, ettringite dissolution and silicate magnesium hydrates formation (M-S-H). When a CEM I HCP is immerged in the COX solution: a calcite crust formation is observed on the external surface, which slows down (clogging) the alteration front progression (100 µm after 10 months). When the same material is put in contact with the COX argillite, a much stronger degradation is observed (1 mm depth after 1 year), inducing porosity opening in the degraded zone layer (no clogging, low carbonation). In this last configuration, at 20°C as well as at 50°C, the alteration front evolution is proportional to the interaction duration. The argillite presents illitisation (due to KOH diffusion from the cement HCP). This mechanism releases silicon and induces C-S-H precipitation with a low CaO/SiO2 ratio (0. 8) at the interface. When the “low-pH” HCP is immerged in the COX solution, a total deconstruction linked to the C-S-H decalcification is observed (low CaO/SiO2 ratio ≈ 0. 8), leading to the formation of amorphous silica. Carbonation has occurred as well as decalcification (calcite precipitation), but its effect is not pronounced enough to lead to clogging (as observed for CEM I HCP). An important capillary pore network is formed. The alteration front evolves as a function of the square root of time (1. 5 mm after 5 months). When the same material is put in contact with the COX argillite (or bentonite), a lower alteration is observed, with the M-S-H formation at the interface. The liberated calcium during the decalcification (C-S-H + ettringite) diffuses towards the clayey material and is substituted to the sodium in the montmorillonite interlayer: no illitisation was identified. The altered zone thicknesses, from both sides from the interface, do not exceed a few hundred microns after 1 year. The reactive transport code (HYTEC) is used to describe the experiments detailed above. It allows reproducing all the mechanisms observed experimentally and then estimating the exchange of all soluble species. These simulations have mainly allowed to validate the experimental assumptions concerning the silicon diffusion from the argillite to the CEM I HCP linked to the illitisation, source of C-S-H precipitation at the interface

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Elkhaldi, Imane. "Effets de la composition des liants bas carbone sur l'hydratation et la durabilité des bétons : vers un indicateur de performance en lien avec l'empreinte carbone." Electronic Thesis or Diss., Ecole centrale de Nantes, 2023. http://www.theses.fr/2023ECDN0007.

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Abstract:

Utiliser des bétons bas carbone est devenu désormais une nécessité amenant les normes qui régissent les bétons (EN 206) et les ciments (EN 197) à évoluer. L’utilisation des ciments dits « bas carbone » est rendue par conséquent possible (CEM II/C-M et CEM VI). Le travail présenté se concentre sur l'évolution de la microstructure, des résistances mécaniques et de la durabilité des bétons à base de ciments bas carbone, notamment les mélanges ternaires Clinker-Laitier-Calcaire (K-S-LL). Un indicateur est proposé pour caractériser l'empreinte carbone du béton et sa durabilité en ce qui concerne la corrosion induite par la carbonatation..Les résultats de ce travail mettent en évidence le rôle important des additions réactives à réduire le coût carbone des liants tout en maintenant de bonnes propriétés mécaniques.Un modèle permettant la prévision de la durée de vie de l’enrobage en fonction des propriétés des matériaux cimentaires est adapté à notre problématique. Les bétons à base des ciments ternaires présentent des rapports CO2/ddv intéressants liés à une durée de propagation de corrosion élevée par rapport aux bétons à base de ciment portland. Cependant, la prise en compte de l’effet de carbonatation sur la résistivité électrique influence les tendances observées
The use of low-carbon concrete has now become a necessity leading to changes inthe standards governing concrete (EN 206) and cement (EN 197). The use of so-called “lowcarbon” cements is therefore made possible(CEM II/C-M and CEM VI). The work presented focuses on the evolution of the microstructure,mechanical strength and durability of low-carboncement-based concretes, in particular clinkerslag-limestone ternary mixtures (K-S-LL). An indicator is proposed to characterize the carbon footprint of concrete and its durability with respect to corrosion induced by carbonation.The results of this work demonstrate the important role of the reactive additions inreducing the carbon cost of the binders while maintaining good mechanical properties. Amodel allowing the prediction of the service life of the coating as a function of the properties of the cement materials is adapted to our problem.Concretes based on ternary cements have advantageous CO2/ddv ratios associated with a high corrosion propagation time compared with concretes based on portland cement. However,consideration of the carbonation effect on electrical resistivity influences the observed trends

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Delsol, Céline. "Perspectives d'emploi en génie civil des cendres volantes de centrales thermiques équipées de systèmes de désulfuration primaire." Toulouse, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAT0024.

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Abstract:

Les sous-produits faisant l'objet de cette recherche ont ete obtenus par combustion de charbon dans une centrale thermique dont la chaudiere est equipee soit d'un systeme de desulfuration primaire par injection de chaux eteinte dans le foyer (loire/rhone) soit d'un systeme de combustion du type lit fluidise circulant (carling). Ces modifications apportees aux systemes de combustion classiques font suite a un durcissement des reglementations environnementales en matiere de rejet des oxydes de soufre dans l'atmosphere. Les nouvelles cendres volantes ainsi obtenues n'ont plus rien a voir avec les cendres normalisees. Elles se differencient essentiellement par leur composition chimique et plus precisement par leur taux de chaux et sulfates ainsi que par leur morphologie. Elles ont montre qu'elles pouvaient etre hydrauliques (loire/rhone) ou pouzzolaniques (carling). Cependant, la reglementation francaise en matiere de valorisation est tres contraignante en terme d'exigences chimiques et ne permet theoriquement pas une utilisation que ce soit dans les betons ou les travaux routiers. Nous ne nous sommes pas limitee a ces exigences reglementaires etant donne qu'elles ne sont pas adaptees aux cendres etudiees ; c'est ainsi que nous avons confectionne des betons courants qui ont donne des resultats satisfaisants. De plus, les cendres silico-calciques de loire/rhone, qui constituent le pole principal de cette recherche, se sont revelees etre un veritable liant routier. Selon les pourcentages introduits, les cendres silico-calciques peuvent aussi bien etre utilisees en traitement de graves qu'en beton compacte routier. Ces differents essais de laboratoire ont ete valides par l'execution d'une planche d'essai. Cette recherche a donc trouve son aboutissement dans la realisation d'une couche de fondation en grave traitee aux cendres silico-calciques

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Minoux, Marie Agnès. "Cendres volantes et microcendres : procédés d'obtention. Conséquences physiques et chimiques sur le système microcendres-ciments-eau." Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0054.

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Abstract:

Le systeme cendres volantes ciment eau a ete etudie par l'intermediaire des variables de surface et de dimension. Pour ce faire, deux procedes mineralurgiques, transposables industriellement, ont ete retenus: le broyage a jets d'air et le fractionnement granulaire par selection pneumatique. Trois contributions potentielles des cendres au systeme cendres ciment eau ont ete examinees: la contribution chimique, la contribution granulaire et la contribution rheologique. Malgre une grande variation de la surface, de la dimension et de la physico-chimie des systemes, nous n'avons pas observe de generations complementaires de silicates, d'aluminates de calcium hydrates et de silico-aluminates avant 90 jours. L'amelioration des proprietes mecaniques dans le systeme cendres ciment eau est a relier a l'effet granulaire des cendres, qui favorisent une meilleure maitrise de la compacite des melanges. Une methode de linearisation des distributions granulaires a ete proposee. Enfin, le role rheologique des cendres a ete ameliore par les traitements mineralurgiques, qui permettent notamment pour la selection de conserver la morphologie des particules tout en eliminant les particules grossieres et surtout poreuses. Des possibilites nouvelles de valorisation des cendres volantes, denommees microcendres, ont ete mises en evidence

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Achour, Taoufik. "Étude de l’influence de la nature des granulats sur les propriétés des bétons hydrauliques : cas des granulats calcaires tunisiens." Thesis, Nancy 1, 2007. http://www.theses.fr/2007NAN10105/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse s’intéresse à la valorisation des ressources granulaires tunisiennes, de type calcaire, dans les mélanges hydrauliques. Les matériaux utilisés sont issus des carrières de Aïn Tebournouk, Nahli, Jbel Ressas, El Haoureb, Jradou et Tahent qui sont appelées à alimenter les principaux centres de consommation de la région de Tunis et de la zone côtière du Centre-Est. Les propriétés analysées sont les résistances en compression et en traction et le module d’élasticité. Les récents modèles du LCPC français ont été utilisés pour prédire ces propriétés. Ils ne donnent pas toujours des résultats satisfaisants, en particulier si les mélanges sont riches en éléments fins, comme c’est souvent le cas avec des granulats issus de carrières. Les mortiers, micro-bétons et bétons réalisés dans le cadre de ce travail ont permis de proposer une extension de ces modèles. Pour la résistance à la compression, le coefficient d’adhérence a été associé à la teneur en fillers des granulats. L’hypothèse est que la présence des éléments fins, de même nature que les granulats, améliore l’adhérence pâte-granulat, grâce au rapprochement des propriétés de rigidité des deux matériaux. Pour la résistance à la traction, un modèle décrit par une loi hyperbolique a permis d’apporter une interprétation physique au comportement à la traction des mélanges hydrauliques. Ses paramètres sont reliés à la résistance du granulat et à la cohésion dans la zone de transition pâte-granulat. Enfin pour le module d’élasticité, l’utilisation du modèle du LCPC, qui prend en compte les propriétés de la phase granulaire et de la phase liante, a permis d’atteindre le module d’élasticité de certains granulats
This study concerns the Tunisian granular resources, of limestone type, in the hydraulic mixtures. The used materials outcoming from the careers of Aïn Tebournouk, Nahli, Jbel Ressas, El Haoureb, Jradou and Tahent which have to feed the principal centers of consumption of the area of Tunis and the coastal zone of Center-East. The analyzed properties are the compressive and the tensile strengths and the elastic modulus. The recent models of the French LCPC were used to predict these properties. They do not always give satisfactory results, in particular if the mixtures are rich in fine elements, as it is often the case of the aggregates outcoming from careers. The mortars, micro-concretes and concretes carried out within the framework of this study made it possible to propose an extension of these models. For the compressive strength, the bond coefficient was associated with the content of fillers aggregates. The assumption is that the presence of these fine elements, of comparable nature that the aggregates, improves adherence paste and aggregate, thanks to bringing together the properties of rigidity of the two materials. For the tensile strength, a model describes by a hyperbolic law made it possible to provide a physical interpretation to the tensile strength behavior of the hydraulic mixtures. Its parameters are linked to the aggregate strength and cohesion in the paste-aggregate transition zone. Finally for the elastic modulus, the use of the model of the LCPC, which takes into account the properties of the granular phase and the binding phase, made it possible to reach the modulus of elasticity of some aggregates

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Jacquemot, François. "Accélération du durcissement des liants à base de laitier de haut fourneau pour les produits préfabriqués en béton." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10123.

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Abstract:

Les travaux rapportés dans ce mémoire de thèse visent à proposer des solutions industriellement viables pour accélérer le durcissement du laitier granulé moulu de haut fourneau dans les produits en béton à travers une synergie entre l’activation chimique et thermique. Ces solutions doivent également être à la fois durables et environnementalement bénéfiques. Plus précisément, il s’agit d’obtenir sur des bétons incluant une forte teneur en laitier de haut fourneau, des résistances à court terme équivalentes à celles obtenues sur des bétons à base de ciment Portland de type CEM I 52,5, en se plaçant dans des conditions représentatives de celles de l’industrie de la préfabrication. L’objectif de résistance à la compression a donc été fixé à 23,4 MPa à 8 heures après traitement thermique à 65 °C. L’activation par voie chimique des laitiers seuls ou en présence de ciment Portland a été l’objet principal des travaux expérimentaux menés sur mortier. Sous couvert de valider leur durabilité, les solutions développées sont en plusieurs points plus avantageuses que la référence à base de ciment Portland de type CEM I 52,5
The reported study aims to propose industrially viable solutions in order to accelerate the hardening of ground granulated blast furnace slag in precast concrete products thanks to both chemical and thermal activations. These solutions also have to be durable and environmentally friendly at the same time. More precisely, concrete with high content of slag should reach equivalent short term performance to CEM I 52.5 Portland cement based concrete, when placed in representative conditions of precast concrete industry. An objective of compressive strength was fixed at 23.4 MPa at 8 hours after thermal treatment at 65 °C. Thus, chemical activation of slag only or blended with Portland cement has been the main subject of the experimental works carried out on mortars in order to reach the objective previously defined. On condition that their durability is validated, the solutions that have been developed are by several aspects more advantageous than the CEM I 52.5 Portland cement based reference

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Bigas, Jean-Philippe. "La diffusion des ions chlore dans les mortiers." Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0046.

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Abstract:

Dans un programme d'étude visant a prévoir la durée de vie des ouvrages en béton utilises pour le stockage en surface des déchets radioactifs, nous nous sommes intéressé au thème général des relations entre la microstructure des bétons et les propriétés de transfert. Notre programme de recherche visait a étudier l'influence de la microstructure des mortiers sur la diffusivité des ions chlore en faisant varier la composition, la durée de la cure et l'état de microfissuration, mais aussi a fournir des données sur les interactions entre les ions chlore et le matériau. Nous avons mis au point une méthode de quantification des interactions entre les ions chlore et des échantillons massifs de mortier. Pour cela nous avons décrit les interactions par un isotherme de freundlich ou de langmuir et par un isotherme linéaire équivalent. A partir de différents essais de diffusion pure réalisés avec plusieurs valeurs du gradient de concentration nous calculons les paramètres des équations de freundlich ou de langmuir. Nous avons montré que l'isotherme de freundlich ainsi déterminé décrivait mieux le transfert des ions chlore dans le mortier étudié aux concentrations caractéristiques des environnements marins. L'étude de l'influence de la microstructure des mortiers à base de CPA-CEMI i a montré que la microfissuration accroit le coefficient de diffusion et diminue le coefficient de partage équivalent, paramètre qui rend compte des interactions. Ce résultat est expliqué par une diminution de la tortuosité du cheminement des ions chlore entraînée par la microfissuration. Nous avons démontré que le rôle des auréoles de transition pouvait être interprété comme celui des microfissures. L'accroissement du volume des auréoles de transition et leur interconnexion a pour effet d'augmenter les capacités de transfert des fractions de pate de ciment contenues dans les mortiers tout en diminuant leur capacité de fixation des ions chlore. Nous avons constaté que l'augmentation du rapport e/c entraîne un accroissement du coefficient de diffusion en même temps qu'il engendre de plus fortes interactions. L'allongement de la durée de la cure de un a trois mois ne modifie pas de manière importante les phénomènes de transfert. Les données spécifiques que nous avons obtenues sur les interactions entre les ions chlore et la microstructure des mortiers peuvent être utilisées pour la prévision de la pénétration des ions chlore dans les bétons d'enrobage et de la corrosion des armatures pour des ouvrages en milieu marin.

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Jacquemot, François. "Accélération du durcissement des liants à base de laitier de haut fourneau pour les produits préfabriqués en béton." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10123/document.

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Abstract:

Les travaux rapportés dans ce mémoire de thèse visent à proposer des solutions industriellement viables pour accélérer le durcissement du laitier granulé moulu de haut fourneau dans les produits en béton à travers une synergie entre l’activation chimique et thermique. Ces solutions doivent également être à la fois durables et environnementalement bénéfiques. Plus précisément, il s’agit d’obtenir sur des bétons incluant une forte teneur en laitier de haut fourneau, des résistances à court terme équivalentes à celles obtenues sur des bétons à base de ciment Portland de type CEM I 52,5, en se plaçant dans des conditions représentatives de celles de l’industrie de la préfabrication. L’objectif de résistance à la compression a donc été fixé à 23,4 MPa à 8 heures après traitement thermique à 65 °C. L’activation par voie chimique des laitiers seuls ou en présence de ciment Portland a été l’objet principal des travaux expérimentaux menés sur mortier. Sous couvert de valider leur durabilité, les solutions développées sont en plusieurs points plus avantageuses que la référence à base de ciment Portland de type CEM I 52,5
The reported study aims to propose industrially viable solutions in order to accelerate the hardening of ground granulated blast furnace slag in precast concrete products thanks to both chemical and thermal activations. These solutions also have to be durable and environmentally friendly at the same time. More precisely, concrete with high content of slag should reach equivalent short term performance to CEM I 52.5 Portland cement based concrete, when placed in representative conditions of precast concrete industry. An objective of compressive strength was fixed at 23.4 MPa at 8 hours after thermal treatment at 65 °C. Thus, chemical activation of slag only or blended with Portland cement has been the main subject of the experimental works carried out on mortars in order to reach the objective previously defined. On condition that their durability is validated, the solutions that have been developed are by several aspects more advantageous than the CEM I 52.5 Portland cement based reference

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Abidar, Abdellatif. "Etude des mécanismes de régénération de l'hydraulicité de bétons recyclés dans le cadre d'une approche économie circulaire." Electronic Thesis or Diss., Université Gustave Eiffel, 2024. http://www.theses.fr/2024UEFL2039.

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Abstract:

Le béton, largement utilisé dans la construction, est essentiel à la société moderne. Cependant, lorsque les bâtiments arrivent en fin de vie, la démolition devient inévitable, contribuant ainsi à l'accumulation annuelle des débris de béton. Cette situation pose un défi majeur en matière de gestion des déchets de construction. Face à cette réalité, le recyclage du béton émerge comme une nécessité. Cette approche permet non seulement de réduire la quantité de déchets envoyés en décharge, mais aussi de préserver les ressources naturelles, favorisant une construction plus durable. Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet de recherche centré sur le recyclage du béton dans une perspective d'économie circulaire. Elle propose une étude approfondie de la régénération des propriétés hydrauliques des matériaux cimentaires, avec pour objectif de comprendre les mécanismes impliqués à cette régénération. Cette analyse se déroule en trois étapes distinctes. Tout d'abord, nous avons examiné une phase pure de C3S, suivi par une phase intermédiaire utilisant du ciment Portland, pour finalement conclure avec une étude sur les bétons recyclés issus de retours et de déconstructions.Nous proposons un processus basé sur le traitement thermique des poudres issues du concassage des matériaux cimentaires, effectué à des températures basses allant de 400 °C à 800 °C. Des techniques de caractérisation comme l’ATG, l’IRTF, le RMN 29Si et la DRX avec la méthode Rietveld (TOPAS V6), ont été utilisées pour comprendre les mécanismes de régénération de l'hydraulicité.Les traitements thermiques appliqués aux différentes phases à partir de 600 °C ont révélé la formation de bélite. Plus précisément, le polymorphe β-C2S s'est formé dans le cas de la phase pure, tandis que les polymorphes α'-C2S et β-C2S se sont formés dans le cas de la pâte de ciment Portland. Les traitements thermiques appliqués sur les bétons de retour et de déconstruction ont révélé des mécanismes similaires, avec la formation de bélite observée à partir de 700 °C. Ces découvertes ont été confirmées par la diffraction des rayons X (DRX) et la spectroscopie RMN 29Si, cette dernière ayant également montré que les C-S-H sont complètement décomposés à cette température, conduisant à la formation de bélite.Les phases régénérées montrent une réactivité élevée, probablement en raison de la forte réactivité de la chaux produite pendant les traitements thermiques. Par conséquent, presque toute la bélite formée a été consommée après 28 jours d'hydratation. Les liants obtenus à des températures comprises entre 600 et 800 °C ont conduit à la reformation d'hydrates tels que les C-S-H, la Portlandite et l’Ettringite.Les mortiers fabriqués avec 100 % de liants issus des traitements thermiques appliqués aux pâtes de ciment ont dépassé 16 MPa en compression après 90 jours et peuvent atteindre plus de 30 MPa lorsqu’ils sont remplacés à 40 % par du CEM I, malgré leur forte demande en eau. En revanche, les mortiers composés de 100 % de liants issus de béton ne dépassent pas 4 MPa en compression après 90 jours, mais peuvent atteindre plus de 20 MPa en compression et 5 MPa en flexion lorsqu’ils sont remplacés à 40 % par du CEM I
Concrete, widely used in construction, is essential to modern society. However, as buildings reach the end of their life cycle, demolition becomes inevitable, contributing to the annual accumulation of concrete debris. This situation presents a major challenge in construction waste management. Faced with this reality, concrete recycling emerges as a necessity. This approach not only reduces the amount of waste sent to landfills but also preserves natural resources, promoting sustainable construction.This thesis is part of a research project focused on concrete recycling from a circular economy perspective. It offers an in-depth study of the regeneration of hydraulic properties of cementitious materials, aiming to understand the underlying mechanisms of this regeneration. This analysis is performed in three distinct stages. Initially, we examined a pure phase of C3S, followed by an intermediate phase using Portland cement, concluding with a study on recycled concretes from returns and demolitions.We propose a process based on the thermal treatment of powders derived from crushing cementitious materials, conducted at low temperatures ranging from 400°C to 800°C. To understand the mechanisms of hydraulicity regeneration, characterization techniques such as TGA, FTIR, 29Si-NMR, and XRD with the Rietveld method (TOPAS V6) were employed.Thermal treatments applied to various phases from 600°C revealed the formation of belite. Specifically, the β-C2S polymorph formed in the case of the pure phase, while the α'-C2S and β-C2S polymorphs formed in the case of Portland cement paste. Thermal treatments applied to returns and demolition concretes revealed similar mechanisms, with belite formation observed from 700°C onwards. These findings were confirmed by X-ray diffraction (XRD) and 29Si-NMR spectroscopy, the latter also showing complete decomposition of C-S-H at 600°C, leading to belite formation. The regenerated phases exhibit high reactivity, likely due to the strong reactivity of lime produced during thermal treatments. Consequently, almost all formed belite was consumed after 28 days of hydration. Binders obtained at temperatures between 600 and 800°C led to the reformation of hydrates such as C-S-H, Portlandite, and Ettringite.Mortars made with 100% binders from thermal treatments applied to cement pastes exceeded 16 MPa in compression after 90 days and could reach over 30 MPa when replaced by 40% CEM I, despite their high water demand. Conversely, mortars composed of 100% binders from concrete do not exceed 4 MPa in compression after 90 days but can reach over 20 MPa in compression and 5 MPa in flexion when replaced by 40% CEM I

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Kchakech, Badreddine. "Étude de l’influence de l’échauffement subi par un béton sur le risque d’expansions associées à la Réaction Sulfatique Interne." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PEST1101/document.

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Abstract:

La Réaction Sulfatique Interne (RSI) est une pathologie endogène qui peut toucher les matériaux cimentaires ayant été exposés à des températures supérieures à environ 65°C. Elle est causée par une formation tardive de l'ettringite dans le matériau durci, induisant le développement de pressions de cristallisation et de gonflements importants. Au jeune âge, l'élévation de température peut être due soit à l'exothermie de l'hydratation du ciment, en particulier au cœur des pièces massives, soit à la préfabrication où un échauffement est appliqué au matériau au jeune âge pour accélérer la prise et permettre un décoffrage plus rapide. L'élévation de température sur un béton durci (incendie, stockage de déchets radioactifs, structures stratégiques) représente un autre cas potentiel de développement des expansions induites par la RSI. Lors du développement de cette réaction, on observe la formation de fissures et une dégradation des performances mécaniques nuisant à la capacité portante et aux fonctionnalités en service des structures touchées par cette pathologie. L'objectif de cette recherche est de préciser et quantifier la relation entre l'histoire thermique subie (au jeune âge ou sur béton mature) et la courbe caractérisant le gonflement libre en fonction du temps (potentiel et cinétique de gonflement) afin de compléter les recommandations de prévention (basées le plus souvent sur la limitation de l'élévation de température) et de réparation des structures atteintes de cette pathologie et d'améliorer la prévision de l'état d'une structure endommagée dans le cadre d'un diagnostic. Pour les outils de calcul, tel le module RGIB du code CESAR, qui permettent de recalculer les structures atteintes de cette pathologie, la présente recherche a pour but de valider, améliorer ou élaborer la loi de couplage donnant l'expansion induite par la RSI en fonction de l'histoire thermique, au jeune âge ou lors d'échauffements tardifs. Le programme expérimental s'est focalisé sur la compréhension de l'effet de l'histoire thermique (température et durée d'échauffement) au jeune âge sur le développement des expansions, en étoffant la base de données permettant de valider les modèles de prédiction proposés dans la littérature. Il a également étudié l'effet de différents traitements thermiques tardifs où peu de données sont disponibles dans la littérature. Ces effets ont été étudiés sur des corps d'épreuve en béton potentiellement sujets à la formation différée d'ettringite : des traitements thermiques à plusieurs températures (61, 66, 71, 81, 86°C) et pendant des durées de cure de 1 à 28 jours ont été appliqués. Le suivi massique et dimensionnel des corps d'épreuve a permis d'identifier l'existence d'un effet de pessimum vis-à-vis de la durée de cure. Les caractéristiques des expansions ont été quantifiées et comparées aux histoires thermiques afin d'établir le couplage entre histoire thermique et gonflement. La pertinence du concept « d'énergie utile », associé à l'intégrale de la température en fonction du temps au-dessus d'une valeur seuil correspondant à la déstabilisation de l'ettringite, a été démontrée par la mise en évidence de courbes maîtresses. Une interprétation cohérente des résultats d'expansions (cinétiques et magnitudes) et des effets de la RSI sur les propriétés mécaniques en fonction des différentes histoires thermiques a été proposée, en lien avec une loi de prédiction des expansions
Delayed Ettringite Formation (DEF) is an internal swelling reaction that can affect concretes heated at a temperature higher than about 65°C. This phenomenon is related to a late formation of a normal hydrate (ettringite) of cement inducing crystallization pressure and significant expansions. This late formation of ettringite may affect concretes exposed to high temperatures at early age; it may be the case of precast elements, and massive concrete parts heated due to cement hydration (combination of the exothermic hydration and the low heat transfer conditions). Late in service exposure to high temperatures (fire, radioactive waste depositories and parts of structures of power plant) correspond to another situation that can induce expansion generated by DEF. In most cases, DEF leads to concrete swelling, cracking, decrease of the mechanical properties of the affected materials and thus potential problems in terms of serviceability and bearing capacity of the affected structures. The objectives of this study are to quantify and predict the relation between thermal history and swelling characteristics (magnitude and kinetics) in order to propose recommendations for prevention of DEF (A critical condition for the development of this reaction consists in the temperature increase at early age. Thus, temperature limitation is recommended as one of the most efficient ways to avoid DEF expansions), and for assessment and repair of structures affected by this pathology. For numerical tools, such as RGIB module of the CESAR-LCPC F.E. software, which allow to re-assess the structures affected by this phenomenon, this research aims to validate, or improve, or develop a coupling law giving the expansion induced by DEF depending on a thermal history at early age or on mature concrete. The investigations carried out were focused on the effect of temperature and curing duration of early age heat treatments on the risk of developing expansion. They also included effect of late heat treatments which correspond to scarce data in the literature. The experiments were performed on concrete specimens, using a sulfate, aluminate and alkali-rich cement, aiming to quantify the expansion magnitudes and kinetics due to different thermal histories and to identify the existence of an eventual pessimum effect with respect to the thermal energy, as mentioned in the literature. A number of heat treatments at 61, 66, 71, 81 and 86°C were applied for durations from 1 to 28 days. Monitoring of the specimens dimensions allowed identifying a pessimum effect with respect to the thermal curing duration. The swelling characteristics (magnitude and kinetics) have been quantified, using a mathematical relation, and compared to thermal histories applied to determine a link between thermal history and swelling. The relevance of the concept of ‘effective thermal energy' associated with the integral of the temperature as a function of time beyond a threshold value corresponding to the destabilization of ettringite was demonstrated by the identification of master curves. A consistent interpretation of the results of expansions (kinetics and magnitudes) and effects on the mechanical properties according to different thermal histories, has been proposed in connection with the law for predicting expansions

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El, boukhari Mohamed. "« Analyse expérimentale du comportement mécanique et thermiqued'un béton et d'un mortier allégés par des grignons d'olives : Application au bâtiment »." Electronic Thesis or Diss., Reims, 2023. http://www.theses.fr/2023REIMS040.

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Abstract:

La gestion des déchets agricoles et la promotion de matériaux de construction durables offrent de nombreux avantages considérables. En intégrant des pratiques durables dans le secteur de la construction, nous avons la capacité de réduire notre empreinte écologique en limitant l'exploitation excessive des ressources naturelles.La recherche menée dans la présente étude vise à développer un béton et un mortier de ciment structurels allégés avec des agrégats organiques de grignons d’olive. Deux types d’agrégats ont été utilisés selon qu’ils soient mélangés ou non avec des margines. L'objectif principal de cette étude est l’évaluation expérimentale des propriétés mécaniques et thermiques des éprouvettes de béton et de mortier allégés par rapport aux éprouvettes de béton et de mortier ordinaires. Elles ont été préparées en utilisant des agrégats des grignons d’olive à l’état sec et saturé, avec un pourcentage de substitution de sable naturel variant de 0% à 15%. Les résultats ont montré que la formulation optimale pour la production d’un béton allégé consiste en 5% d’agrégats de grignons d’olive à l’état sec et mélangés avec les margines. Cette formulation, offre de meilleures propriétés mécanique, notamment une résistance à la compression de 25 MPa, une résistance à la traction de 4,61 MPa et un module d'élasticité dynamique de 44,39 GPa. En plus, le matériau réalisé présente une masse volumique sèche réduite entraînant une diminution d’environ 5,69% par rapport au béton de référence.Pour le mortier de ciment, les meilleurs résultats ont été obtenus avec un mélange contenant 5% d’agrégats de grignons d’olive à l’état sec et mélangés avec les margines. Les résultats ont montré un effet marginal sur la résistance à la compression (Rc), atteignant 33,50 MPa, et ce après 28 jours de durcissement. Cependant, pour le béton et le mortier, l'analyse microstructurale a révélé une faible adhérence entre les agrégats de grignons d’olive et la matrice cimentaire au niveau de la Zone de Transition Interfaciale. Les tests expérimentaux ont montré également que l'augmentation de la teneur en agrégats de grignons d'olive réduit la vitesse de propagation des ultrasons et le module d'élasticité dynamique du béton et du mortier allégé ainsi que leur maniabilité tout en augmentant leur porosité.En ce qui concerne les propriétés thermiques des matériaux élaborés, l'incorporation d'agrégats de grignons d'olive a entraîné une amélioration de la résistance thermique. Dans le cas du béton allégé avec 5% d’agrégats de grignons d’olive à l’état sec et mélangés avec les margines, la conductivité thermique (λ) est passée de 1,3 W/m.K (pour l’éprouvette témoin) à 0,86 W/m.K. Dans le cas du mortier de ciment contenant 5% d’agrégats de grignons d’olive à l’état sec et mélangés avec les margines, la conductivité thermique (λ) est passée de 1,1 W/m.K (éprouvette témoin) à 0,87 W/m.K.En conclusion, cette étude a révélé que les matériaux élaborés et testés dans les conditions de laboratoires répondent aux normes requises pour une utilisation générale dans le bâtiment
The management of agricultural waste and the promotion of sustainable building materials offer many considerable benefits. By integrating sustainable practices into the construction sector, we have the ability to reduce our ecological footprint by limiting the excessive exploitation of natural resources. The research conducted in this study aims to develop a lightweight structural concrete and cement mortar using organic olive pomace aggregates. Two types of aggregates were used, depending on whether they were mixed with or without olive mill wastewater. The main objective of this study is to experimentally evaluate the mechanical and thermal properties of lightened concrete and mortar specimens in comparison with ordinary concrete and mortar specimens. They were prepared using dry and saturated olive pomace aggregates, with a percentage substitution of natural sand ranging from 0% to 15%. The results showed that the optimal formulation for producing lightweight concrete consists of 5% dry olive pomace aggregates mixed with olive mill wastewater. This formulation offers better mechanical properties, including a compressive strength of 25 MPa, a tensile strength of 4.61 MPa, and a dynamic modulus of elasticity of 44.39 GPa. Additionally, the resulting material has a reduced dry bulk density, leading to a decrease of approximately 5.69% compared to the reference concrete. For cement mortar, the best results were obtained with a mixture containing 5% dry olive pomace aggregates mixed with olive mill wastewater. The results showed a marginal effect on compressive strength (Rc), reaching 33.50 MPa after 28 days of curing. However, for both concrete and mortar, microstructural analysis revealed weak adhesion between olive pomace aggregates and the cement matrix at the Interfacial Transition Zone. Experimental tests also showed that increasing the content of olive pomace aggregates reduces the ultrasound propagation velocity and the dynamic modulus of elasticity of lightweight concrete and mortar, as well as their workability, while increasing their porosity.As regards the thermal properties of the developed materials, the incorporation of olive pomace aggregates led to an improvement in thermal resistance. In the case of lightweight concrete with 5% of dry olive pomace aggregates mixed with olive mill wastewater, the thermal conductivity (λ) decreased from 1.3 W/m·K (for the control specimen) to 0.86 W/m·K. In the case of cement mortar containing 5% of dry olive pomace aggregates mixed with olive mill wastewater, the thermal conductivity (λ) decreased from 1.1 W/m·K (control specimen) to 0.87 W/m·K. In conclusion, this study revealed that the materials developed and tested under laboratory conditions meet the required standards for general use in construction

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Breilly, Damien. "Synthèse d'adjuvant pour l'industrie du béton via la fonctionnalisation de lignines industrielles et la conception de nouveaux polymères biosourcés." Electronic Thesis or Diss., Paris, AgroParisTech, 2022. http://www.theses.fr/2022AGPT0010.

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Abstract:

L’industrie du béton est une des industries les plus importantes, mais aussi les plus polluantes du XXIème siècle du fait de la fabrication du ciment. Plusieurs solutions existent afin d’en diminuer son impact environnemental, malheureusement elles résultent en une baisse non négligeable des propriétés recherchées du béton en termes de fluidité, maintien et résistance mécanique. L’utilisation d’adjuvants organiques permet de retrouver ces propriétés, cependant ceux-ci sont généralement pétro-sourcés et leur synthèse n’est actuellement pas durable. Nous avons proposé, dans le cadre de cette thèse, des perspectives de remplacement des superplastifiants pétrochimiques actuellement utilisés par des (macro)molécules biosourcées. Ces (macro)molécules devant, à la fois, permettre une adsorption sur le ciment et aussi posséder un effet répulsif conduisant à l’abaissement des contraintes critiques de la pâte de ciment pour une même quantité d’eau. Pour cela, nous avons présenté ici deux stratégies : (1) la modification chimique et enzymatique d’une lignine industrielle (e.g., le lignosulfonate de sodium), ainsi que (2) des voies de synthèse chimio-enzymatiques de nouveaux monomères biosourcées à partir de la vanilline, ainsi que leur polymérisation par voie ADMET permettant l’obtention de polymères post-fonctionnalisables. Les macromolécules issues de ces deux stratégies ont ensuite été testées sur coulis de ciment pour déterminer leur propriété d’adsorption ainsi que leur pouvoir fluidifiant. Bien qu’un effet non négligeable de ces molécules sur la rhéologie ait été démontré, les résultats préliminaires n’ont pas mis en lumière de propriétés comparables à celles des superplastifiants actuellement utilisés. En revanche, la grande flexibilité des voies de synthèse développées et du design structural des monomères, devrait permettre de moduler à façon les propriétés de ces nouvelles macromolécules, ouvrant ainsi la voie à de futurs développements d’adjuvants
The concrete industry is one of the most important, but also the most polluting industries of the 21st century due to the cement manufacturing. Many solutions exist in order to reduce its environmental impact, unfortunately they result in a significant drop of the properties of concrete in terms of fluidity, workability during time and mechanical resistance. The use of organic adjuvants allows recovering these properties, but these are petro-sourced and their synthesis is not currently sustainable. Here in, we have proposed prospects for replacing the petrochemical superplasticizers by biosourced (macro)molecules.These (macro)molecules must, at the same time, adsorb themselves on the cement but also possess a repulsive effect leading to the lowering of the critical stresses of the cement paste for the same quantity of water. To reach these performances, we presented here two strategies: (1) the chemical and enzymatic modification of an industrial lignin (i.e., sodium lignosulfonate), as well as (2) chemo-enzymatic synthesis routes for new bio-sourced monomers from vanillin, as well as their polymerization by the ADMET route, making it possible to obtain post-functionalizable polymers.The macromolecules resulting from these two strategies were then tested on cement slurry to determine their adsorption property as well as their fluidizing power. Although a non-negligible effect of these molecules on the rheology has been demonstrated, the preliminary results have not revealed properties comparable to those of the currently used superplasticizers. Nevertheless, the great flexibility of the developed synthetic routes and the structural design of the monomers should allow to modulate the properties of these new macromolecules, thus opening the way to future developments of adjuvants

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Astier-Simon, Sophie. "Contribution de la géochimie à l'étude des matériaux. Application de traceurs (éléments majeurs, traces et isotopes du strontium) à l'étude de la protection et de la durabilité des pierres calcaires et des bétons." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20107.

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Abstract:

L'eau occupe un role preponderant dans les phenomenes d'alteration des materiaux. Nous avons effectue une etude comparative de materiaux non traites ou traites par un produit mineralisateur protecteur afin de quantifier l'effet de ce produit, et d'evaluer l'accroissement de durabilite lie a sa presence. L'etude geochimique est fondee sur la mesure des concentrations d'elements majeurs et traces dans les lessivats et nous permet de mettre en evidence le role de barriere joue par le produit. Les mesures de composition isotopique du strontium nous ont permis de calculer un coefficient de retention global vis-a-vis du phenomene de lessivage voisin de 10 et de quantifier l'origine (substrat vs produit) des elements lessives. Les observations petrographiques et au meb ainsi que la connaissance de certains parametres physiques couplees aux mesures geochimiques, ont permis de proposer un schema general de l'action protectrice du produit. L'etude de durabilite reposant sur l'utilisation de tests de vieillissement (vieillissement artificiel en enceinte climatique, vieillissement dynamique en brouillard salin, vieillissement naturel) a mis en evidence la persistance du produit au cours du temps. En particulier, les donnees de compositions isotopiques en strontium obtenues sur une pierre calcaire (pierre d'estaillades) et les rapports de concentration d'elements traces sur les mortiers permettent de proposer une duree de l'ordre de 110 cycles temperature - humidite pour la pierre et de 80 cycles sur les mortiers. Dans l'hypothese ou 1 cycle = 1 saison, ceci equivaudrait a une duree reelle de l'ordre de 8 ans pour la pierre et 6 ans pour les mortiers.

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Costantine, Georges. "EOPEBEC - Etude et optimisation des performances énergétiques d’une enveloppe en béton de chanvre pour le bâtiment." Thesis, Reims, 2018. http://www.theses.fr/2018REIMS015/document.

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Abstract:

Dans un contexte de réchauffement climatique et de fin programmée des énergies fossiles, le secteur du bâtiment vise à réduire de 38% sa consommation d’énergie et à atteindre 10% de matériaux bio-sourcés utilisés dans la construction à l’horizon 2020. Ainsi, le béton de chanvre peut jouer un rôle majeur grâce à son bilan environnemental et à ses propriétés hygrothermiques qui lui permettent d’assurer un rôle d’amortisseur thermique et de stabilisateur de confort. Or le comportement hygrothermique du béton de chanvre à l’échelle du bâtiment est peu abordé dans la littérature et jamais pour les bâtiments tertiaires. L’objectif principal de ce projet est de combler ce vide en étudiant et en optimisant les performances énergétiques d’un bâtiment en béton de chanvre destiné à usage de bureaux et/ou de salles d’enseignement. Afin d’assurer le confort thermique intérieur différentes solutions techniques seront couplées au bâtiment et comparées entre elles : - une ventilation double flux thermodynamique associant une pompe à chaleur à une centrale double flux. - Une ventilation simple flux associé à un puits canadien qui récupère la chaleur du sous-sol pour préchauffer l’air de ventilation en hiver ou le rafraîchir en été. - Une ventilation double flux associé à un puits canadien. Par le biais de la simulation numérique et de mesures faites d’abord à l’échelle des composants, il sera ainsi possible d’évaluer le potentiel de chaque composant sur l’énergétique et le confort hygrothermique de bâtiments tertiaires intégrant principalement le périmètre du projet Grand Campus de Reims mais également pouvant être élargi à la spécificité d’autres climats français
In a context of global warming and planned end of fossil fuels, the construction industry aims to reduce by 38% its energy consumption and to achieve 10% of bio-based materials used in construction in 2020. Thus, the hemp concrete can play a major role thanks to its positive environmental impact and its hygrothermal properties that allow it to ensure a role of heat damper and comfort stabilizer. Or hygrothermal behavior of hemp concrete throughout the building is little discussed in the literature and never for commercial buildings. The main objective of this project is to fill this gap by studying and optimizing the energy performance of a hemp concrete building designed for offices and / or classrooms. To ensure inside thermal comfort, different technical solutions will be coupled to the building and compared with each other: - A double flow thermodynamical ventilation combining a heat pump with a double flow central. - A simple flow ventilation associated to a pipe system which recovers heat from the basement to preheat ventilation air in winter and cool in the summer. - A double flow ventilation associated to a Canadian well. Through computer simulation and measurements made initially at the level of components, it will be possible to evaluate the potential of each component on the energy and hygrothermal comfort of commercial buildings mainly integrating the project boundary Grand Campus Reims but also can be extended to other French specificity climates

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Balayssac, Jean-Paul. "Relations entre performances mécaniques, microstructure et durabilité des bétons." Toulouse, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAT0010.

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Abstract:

L'influence des variations du type de ciment (fillerise ou non) et de son dosage sur la microstructure et la durabilite des betons vis-a-vis d'agressions chimiques est etudiee. Apres avoir remarque que les conditions de conservation avant decoffrage, la cure, avaient une influence tres importante sur la durabilite du beton, une quantification de leurs effets est effectuee; elle laisse apparaitre que ces facteurs connus, mais jusqu'ici inconsideres, devront etre pris en compte lors de la creation de nouvelles methodes pour la formulation des betons

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Dissertations / Theses on the topic 'Béton – Chimie'

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