Academic literature on the topic 'Composites de ciment – Perméabilité'

L'accumulation de sédiments dans de nombreux barrages construits en Algérie pose un problème préoccupant qui nécessite une attention et une action immédiate de la part des autorités et des gestionnaires de l'Agence Nationale des Barrages et des Transferts (ANBT). De plus, diverses recherches sur les sédiments ont révélé que le fait de les soumettre à un traitement thermique (calcination) permet de les utiliser dans la production de matériaux cimentaires comme substitut partiel au ciment. Additionnés à la perlite, une pouzzolane naturelle, de nombreux avantages peuvent être obtenus, notamment une consommation de ciment réduite, une génération de chaleur minimisée, une maniabilité améliorée, une perméabilité réduite et une résistance accrue. Dans cette étude, l'objectif est d'explorer le potentiel d'utilisation des Les sédiments extraits du barrage Chorfa II ainsi que la perlite provenant de Hammam Boughrara (tous deux situés dans l’ouest algérien) dans le mortier, comme substituts partiels au ciment. Une analyse des sédiments calcinés et de la perlite a révélé la faisabilité d'un remplacement partiel du ciment. Les recherches se sont principalement concentrées sur l'évaluation des propriétés des mortiers à l’état frais et durci.

Le barrage d’El Chorfa (Algérie) a été construit sur une structure géologique située dans un socle composé de gneiss, de schiste, de granites et des dépôts sédimentaires plus récents, l’ensemble de ces faciès est fortement plissé et faillé. Depuis 2009, suite à plusieurs séismes, une fuite d’eau s’est produite à environ 50 mètres par rapport au plan d’eau au côté aval du barrage. Pour réduire ces fuites d’eau, un traitement par injection a été réalisé en prolongeant le voile d’étanchéité en rive droite (l’étanchéité perpendiculaire au corps du barrage) et le long de la continuité du voile principal du barrage (l’étanchéité parallèle le long du corps du barrage). Ces travaux de confortement du barrage pour l’imperméabilisation du sol ont été effectués en injectant un coulis composé de ciment-bentonite. Ce coulis s’est infiltré et a comblé les vides entre les grains solides réduisant ainsi la valeur du coefficient de perméabilité. L’analyse des débits de fuite a montré que le débit de fuite maximal est d’environ 90 L/s avant l’injection du coulis et que les valeurs Lugeon enregistrées varient considérablement en fonction de la cote de la retenue du barrage. Ces fortes valeurs observées caractérisent un sol très perméable et confirment l’existence d’un conduit karstique dans la zone d’apparition des fuites. Les essais d’eau effectués après traitement du sol ont démontré une nette amélioration de la perméabilité du sol avec notamment une baisse tangible des valeurs Lugeon. La perméabilité après injection est mille fois inférieure à la perméabilité initiale. Cette diminution a entraîné une baisse considérable des volumes d’eau perdue, ce qui a conduit à des valeurs de débit de fuites de 0,002 L/s. Ce résultat montre l’efficacité des travaux d’injection pour le traitement des fuites au niveau du barrage.

Le comportement mécanique des bétons renforcés de fibres naturelles dépend principalement de l’adhérence entre la fibre et la matrice de ciment. Cette adhérence a aussi une certaine influence sur le type d’endommagement de ces matériaux. Cette recherche a été menée sur des fibres naturelles de lecheguilla (Agave lecheguilla). Des essais chimiques, physiques et mécaniques tels que la détermination de la composition chimique, la morphologie, la porosité, l’absorption d’eau et les résistances à la traction et à la flexion ont été réalisés en utilisant ces fibres naturelles. Des observations à l’interface fibre–matrice de ciment ont aussi été effectuées à l’aide du stéréoscope pour évaluer l’effet du milieu alcalin et de différents rapports eau/ciment (E/C) sur la performance de mortier fibré. On a constaté que la résistance mécanique à la traction et à la flexion du matériau composite augmente, d’une part, avec l’augmentation de la longueur et, d’autre part, avec la diminution du volume de fibres utilisé. Le principal type de défaillance observée est l’arrachement des fibres. De plus, l’adhérence entre les fibres et la matrice de ciment est modifiée par les changements volumétriques et l’absorption d’eau relativement élevée. Néanmoins, cette adhérence peut être substantiellement améliorée en faisant un traitement superficiel des fibres à l’aide de solutions chimiques, comme le xylène, et en utilisant des faibles rapports E/C.

En raison des nombreux avantages qu’offrent les fibres végétales, elles sont de plus en plus utilisées pour la production de matériaux composites notamment dans le domaine de la construction. Le riz est la céréale la plus consommée dans le monde pour l’alimentation humaine. Sa production engendre des quantités importantes de paille qui sont peu ou pas valorisées d’où le besoin d’en faire un renfort dans les matériaux cimentaires. À travers cette étude, des composites de pailles de riz (PDR) / ciment ont été élaborés avec différentes teneurs en paille. Des essais mécaniques et physiques ont été réalisés à différents âges pour en évaluer les performances. Il en ressort que l’incorporation de 1 à 5 % de PDR induit une réduction des propriétés physiques et mécaniques des composites et provoquent un retard de prise du ciment. Cela a pour cause la grande absorption d’eau des pailles et leur faible adhésion avec la matrice cimentaire. Par ailleurs on assiste à l’allègement des composites grâce à l’introduction d’air occlus. Cette étude constitue la première étape de toute une série. Elle a permis de comprendre le comportement des PDR vis-à-vis du ciment. Les perspectives visent l’optimisation des propriétés mécaniques et physiques du matériau à travers l’incorporation de granulats.

En 2013, la DREAL Centre-Val de Loire a présenté les différentes techniques de renforcement des levées de Loire utilisées depuis la seconde moitié du XX siècle, ainsi que les perspectives attendues de chantiers expérimentaux d’écrans étanches en corps de digues. Ces chantiers ont permis la comparaison de plusieurs techniques de « soil mixing » (2012–2013). En 2019, un premier bilan de ce suivi expérimental à 5 ans ainsi que le retour d’expérience de plusieurs chantiers d’écrans étanches sur les levées de Loire ont été communiqués et présentés. Ces chantiers ont conduit à faire évoluer les approches de conception et de réalisation en exploitant la connaissance des sols (de la digue et de ses fondations) et de la nappe alluviale circulant dans les couches perméables du sous-sol. Depuis lors, les renforcements de digues conduits sur la Loire avec cette technique se sont poursuivis et représentent plus de 32 km. Dans le cadre de travaux de recherche sur la thématique « Vulnérabilité des digues au changement climatique des digues de Loire », un écran a été instrumenté à Montlouis-sur-Loire, en Indre-et-Loire, lors de sa réalisation. L’objet du présent article est de présenter un état des connaissances sur la base des résultats à 10 ans du suivi expérimental (pérennité, rendement, contraintes de mise en œuvre et moyens de contrôle) et de compléter le retour d’expérience sur les chantiers de plus grande ampleur qui ont permis d’adapter la technique (liant ciment ou chaux-ciment, apport en eau, critères de malaxage). L’article présente les conditions dans lesquelles la technique est adaptée mais aussi pointe les limites de son application (types de sols, profondeur, dimension du chantier). Il décrit l’instrumentation à Montlouis-sur-Loire de la levée de Tours Loire amont permettant de mesurer la température et la teneur en eau volumique du matériau sol-ciment en insistant sur deux points : la validation de la méthode d’exécution au moment de la réalisation de l’écran et le choix d’une procédure de suivi pour vérifier la pérennité de ses caractéristiques mécaniques et hydrauliques. L’instrumentation est complétée par 2 piézomètres et une station météorologique. De plus, pour le suivi à long terme, des matériaux ont été prélevés pour tester leur perméabilité. Un carottage dans l’écran a également été effectué 2 ans après sa réalisation et soumis aux mêmes types d’essais.

Les propriétés de diffusivité ont une importance capitale dès lors que la durabilité de tout ouvrage fait à base d'un matériau cimentaire est concernée. A son tour, l'influence de la microstructure des matériaux cimentaires sur les propriétés de transfert est avérée et dépend à la fois des caractéristiques du matériau lui-même mais aussi de son vécu et des conditions d'environnement. En conditions de fonctionnement, le matériau cimentaire n'est que très rarement dans un état de saturation complète. Depuis de nombreuses années la communauté scientifique a mis en exergue le manque de données expérimentales sur la diffusion aqueuse en milieu insaturé. L'objectif essentiel de ce travail de recherche consiste en la détermination du coefficient de diffusion d'une espèce ionique à travers des matériaux cimentaires partiellement saturés. Une approche fondée sur l'analogie entre diffusion ionique et conduction électrique - établie par la relation de Nernst-Einstein - et sur le concept de facteur de forme, a été ici mise en oeuvre. Ainsi, un protocole expérimental basé sur l'essai de spectroscopie d'impédance électrochimique, ainsi qu'une procédure d'analyse des mesures, par application d'un modèle électrique de la microstructure des matériaux, ont été développés. Une étape de validation a été effectuée au moyen d'un essai électrocinétique sur des matériaux saturés. Le caractère géométrique du facteur de forme qui reflète la configuration du réseau poreux, indépendamment de la force ionique et de la composition de sa solution porale, a été mis en évidence. Le coefficient de diffusion de l'ion chlorure a été calculé en conséquence, montrant la pertinence de la méthode proposée. Cette méthode a permis de déterminer le coefficient de diffusion d'une espèce ionique au travers de différents matériaux partiellement saturés. Il a été montré que le facteur de forme dépend aussi du degré de saturation du matériau. De même, le coefficient de diffusion s'avère une grandeur intrinsèque du matériau, via son réseau poreux et son état hydrique, et de l'espèce diffusante. Les profils d'évolution du coefficient de diffusion en fonction du degré de saturation ont montré l'existence de voies préférentielles pour le transfert d'espèces ioniques à travers les matériaux. Ces voies semblent être associées, en toute logique, aux principaux modes poraux ainsi qu'à la porosité ouverte totale du matériau
The diffusivity properties are of great importance as far as the durability of a construction made of cement-based materials, such as a particular solution for radioactive waste disposal, is concerned. Besides, the influence of material microstructure on transfer properties is recognized and ensues both from the characteristics of the material itself as well as from its history and environment conditions. In service conditions, cement-based materials are seldom at a fully saturated state. The scientific community has long since ascertained the lack of experimental data on aqueous diffusion in non-saturated medium. The main purpose of this work is to determine de diffusion coefficient of an ionic species through partially saturated cement-based materials. An approach has been proposed on the basis of the analogy between ionic diffusion and electrical conductivity - given by the Nernst-Einstein relationship - and the formation factor concept. Accordingly, an experimental programme based on the electrochemical impedance spectroscopy test, together with a data analysis procedure using an electrical model of material microstructure, have been developed. A first validation study has been carried out by means of an electrokinetic test on saturated materials. The geometric character of the formation factor, reflecting the pore network configuration whatever the pore solution ionic force or composition, has been shown. As a consequence, the diffusion coefficient of chloride ion has been calculated, highlighting the suitability of the proposed method. This method has allowed to determine the diffusion coefficient of an ionic species through several partially saturated materials. It has been observed that the formation factor depends also on the material saturation level. Thus, the diffusion coefficient turns out to be an intrinsic parameter of the material, through its pore network and its solution content. The shapes of evolution of the diffusion coefficient as a function of saturation level have shown the existence of leading paths for ionic species transfer through materials. In a logical way, these paths seem to be related to the main pore modes, but also to the total open porosity of the material

Les composites ciment-bois (CCB) permettent de réaliser des éléments de construction dont les qualités physiques (légèreté, thermique, acoustique), mécaniques et de mise en œuvre sont intéressantes. Toutefois, leur variation dimensionnelle en fonction des variations d'humidité reste élevée et interdit en particulier leurs usages extérieurs sans traitement complémentaire. Dans le but de résoudre ce problème, nous avons entrepris une étude systématique des éléments à l'origine de cette instabilité dimensionnelle. Nous avons réussi à montrer les rôles respectifs du granulat et de la matrice ciment. Ceci nous a permis d'aboutir à une méthodologie mettant en ouvre différents traitements du granulat, de l'interface granulat-liant et de la matrice ciment, et permettant d'obtenir un matériau répondant aux objectifs technologiques et économiques fixés.

L'utilisation des ajouts cimentaires tel que, la fumée de silice, les cendres volantes et les laitiers est une activité courante au Canada en raison des conditions climatiques sévères. Au Québec, ces matériaux ne sont pas disponibles, ce qui implique leur transport sur des distances considérables. La poudre de verre est un matériau pouzzolanique fabriqué au Québec et présente ainsi l'avantage de remplacer partiellement ces matériaux cimentaires. Il est rapporté qu'un taux de remplacement partiel de 20% du ciment portland par la poudre de verre a des effets bénéfiques sur le développement des propriétés mécaniques et sur la durabilité du béton. Le taux d'incorporation optimal de la poudre de verre peut varier en fonction du rapport E/L, le dosage en liant et leur interaction. Il est difficile de déterminer l'effet de l'interaction entre lés paramètres de formulation sur les propriétés du béton par les méthodes conventionnelles. Alors, un plan factoriel composite à deux niveaux a été conçu pour déterminer l'effet des trois facteurs, ainsi que de leurs interactions sur les résistances en compression et la perméabilité aux ions chlore aux différents âges. Les facteurs modélisés dans ce plan factoriel sont; le rapport E/L, le taux d'incorporation de verre et le dosage en liant (kg/m [indice supérieur 3] ). Tous les modèles statistiques sont valides pour des rapports E/L entre 0,35 et 0,60, des pourcentages de la poudre de verre entre 10% et 40% et des dosages en liant entre 335 kg/m [indice supérieur 3] et 415 kg/m [indice supérieur 3]. Des mélanges de validation sont utilisés pour évaluer la fiabilité des modèles proposés. Le rapport entre les valeurs prédites et les valeurs mesurées se situe entre 0,83 et 1,15 ce qui indique une bonne fiabilité des modèles proposés. Le rapport E/L est le paramètre qui a le plus d'influence sur la résistance en compression à tous les âges et sur la perméabilité aux ions chlores à 28 jours. Par contre, le taux d'incorporation de la Poudre de verre a le plus d'influence sur la perméabilité aux ions chlore à 56, 91 et 180 jours grâce à la réactivité pouzzolanique de la poudre de verre. Des courbes iso-réponses sont établis pour comprendre l'évolution des propriétés du béton en fonction des différents paramètres de formulation. Elles montrent que l'incorporation de 20% de la poudre de verre aux bétons formulés avec un rapport E/L de 0,45 procure une perméabilité aux ions chlores inférieure à 1500 Coulombs à 56 jours. Cette valeur de perméabilité peut être obtenue à 56 jours en remplaçant 30% du ciment par la poudre de verre quelque soit le rapport E/L considéré. Une valeur de la résistance en compression à 28 jours de 35 MPa peut être obtenue en utilisant des bétons formulés avec un rapport E/L de 0,45 et incorporant 20% de poudre de verre. Cette valeur de la résistance à 28 jours peut être obtenue aussi avec des bétons formulés avec un rapport E/L de 0,42 et contenant 30% de poudre de verre. Des mélanges binaires et ternaires proportionnés avec un rapport E/L de 0,45 et incorporant de la poudre de verre affichent des bonnes propriétés mécaniques, ainsi que des bonnes caractéristiques de durabilité dans les milieux agressifs. Ces bétons développent des gains significatifs des propriétés mécaniques entre 28 et 91 jours. L'utilisation de la poudre de verre comme un ajout cimentaire alternatif présente une avenue très intéressante pour avoir des bétons durables et économiques.

De par leurs faible coût, légèreté et propriétés thermiques, les co-produits lignocellulosiques ont reçu une attention particulière pour la fabrication de bétons légers. Cependant ces co-produits ne sont pas totalement compatibles avec une matrice cimentaire, d'où un retard de prise, des variations dimensionnelles élevées et des résistances mécaniques faibles des matériaux résultants. Pour pallier ces inconvénients, un procédé d'enrobage d'anas de lin avec différentes substances a été adopté. Les composites élaborés présentent des améliorations significatives de leurs comportement hydrique et résistances mécaniques avec une augmentation modérée de masse volumique apparente et de conductivité thermique. Les phénomènes de transfert d'humidité dans les composites obtenus peuvent influencer de manière significative leur durabilité et performance. En effet la plupart des matériaux utilisés dans le bâtiment sont poreux, contenant de l'eau sous forme vapeur ou liquide. La perméabilité à la vapeur d'eau, les isothermes de sorption et la capacité tampon à la vapeur d’eau ont donc été déterminées. Les résultats obtenus montrent la bonne performance hygrique des éco-composites élaborés. Trois tests de lixiviation ont été proposés pour identifier la spéciation chimique des matériaux et évaluer leurs relargages. Les conditions expérimentales ont été choisies pour simuler différents états des composites dans des environnements externes en service ou fin de vie. Le comportement à la lixiviation des composites élaborés diffère peu selon le traitement subi par les anas et la libération de substances toxiques n'a pas été mise en évidence
Due to their low cost, lightness and thermal properties, lignocellulosic byproducts received a particular attention, in the recent years, for manufacturing lightweight concretes. However, these byproducts are not fully compatible with the cement matrix, leading to setting delay, significant dimensional variations, and low mechanical strengths of the composites elaborated. To avoid such drawbacks, a coating process of flax shives using different substances has been adopted in this study. It leads to a reduction in treated shive water absorption compared to raw shives. The composites obtained exhibit significant improvements in hydrous behavior and mechanical strengths with moderate increase in the apparent bulk density and thermal conductivity. The phenomena of moisture transfer in the produced composites can significantly influence the durability and performance of them. In fact most of the materials used in the building area are porous, containing water as vapor or liquid. Therefore the water vapour permeability, sorption isotherms and moisture buffering capacity have been determined. The results obtained show the good hygric performance of the eco-composites elaborated. Three leaching tests have been proposed in this study to identify the chemical speciation of the materials and to evaluate their releasing into the environment. The experimental conditions of the leaching tests have been chosen to simulate different states of our composites in external environments in service or end of life. The leaching behaviour of the cement-based products elaborated differs little according to flax shive treatment and the leaching of toxic substances has not been identified

De par leurs faible coût, légèreté et propriétés thermiques, les co-produits lignocellulosiques ont reçu une attention particulière pour la fabrication de bétons légers. Cependant ces co-produits ne sont pas totalement compatibles avec une matrice cimentaire, d'où un retard de prise, des variations dimensionnelles élevées et des résistances mécaniques faibles des matériaux résultants. Pour pallier ces inconvénients, un procédé d'enrobage d'anas de lin avec différentes substances a été adopté. Les composites élaborés présentent des améliorations significatives de leurs comportement hydrique et résistances mécaniques avec une augmentation modérée de masse volumique apparente et de conductivité thermique. Les phénomènes de transfert d'humidité dans les composites obtenus peuvent influencer de manière significative leur durabilité et performance. En effet la plupart des matériaux utilisés dans le bâtiment sont poreux, contenant de l'eau sous forme vapeur ou liquide. La perméabilité à la vapeur d'eau, les isothermes de sorption et la capacité tampon à la vapeur d’eau ont donc été déterminées. Les résultats obtenus montrent la bonne performance hygrique des éco-composites élaborés. Trois tests de lixiviation ont été proposés pour identifier la spéciation chimique des matériaux et évaluer leurs relargages. Les conditions expérimentales ont été choisies pour simuler différents états des composites dans des environnements externes en service ou fin de vie. Le comportement à la lixiviation des composites élaborés diffère peu selon le traitement subi par les anas et la libération de substances toxiques n'a pas été mise en évidence
Due to their low cost, lightness and thermal properties, lignocellulosic byproducts received a particular attention, in the recent years, for manufacturing lightweight concretes. However, these byproducts are not fully compatible with the cement matrix, leading to setting delay, significant dimensional variations, and low mechanical strengths of the composites elaborated. To avoid such drawbacks, a coating process of flax shives using different substances has been adopted in this study. It leads to a reduction in treated shive water absorption compared to raw shives. The composites obtained exhibit significant improvements in hydrous behavior and mechanical strengths with moderate increase in the apparent bulk density and thermal conductivity. The phenomena of moisture transfer in the produced composites can significantly influence the durability and performance of them. In fact most of the materials used in the building area are porous, containing water as vapor or liquid. Therefore the water vapour permeability, sorption isotherms and moisture buffering capacity have been determined. The results obtained show the good hygric performance of the eco-composites elaborated. Three leaching tests have been proposed in this study to identify the chemical speciation of the materials and to evaluate their releasing into the environment. The experimental conditions of the leaching tests have been chosen to simulate different states of our composites in external environments in service or end of life. The leaching behaviour of the cement-based products elaborated differs little according to flax shive treatment and the leaching of toxic substances has not been identified

L'objectif principal de cette thèse est de développer un modèle numérique capable de proposer une représentation fine des phénomènes de fissuration pour les matériaux quasi-fragiles à matrice cimentaire. Dans ce sens, l'échelle pertinente retenue est l'échelle mesoscopique. L'échelle mesoscopique est ici de l'ordre du centimètre et le matériau peut être considéré comme bi-phasique (agrégats inclus dans un mortier, contenant lui même des inclusions de taille inférieure). Par ailleurs, de part la diversité des phénomènes de fissuration pour les matériaux quasi-fragiles comme le béton, il est nécessaire de mettre en place un modèle capable de représenter explicitement les fissures à l'interface agrégats/mortier et/ou dans n'importe quelles des deux phases (agrégats et mortier). La modélisation numérique des phénomènes de fissuration proposée s'inscrit, ici, dans le cadre de la méthode des éléments finis à discontinuité forte. Plus précisément, la fissure est ici définie comme l'apparition d'une discontinuité de déplacements ou encore d'une zone d'épaisseur nulle dans laquelle toutes les déformations sont localisées. Elle correspond au cas extrême des bandes de localisation observées dans les sols ou les roches avec une largeur des bandes tendant vers zéro. Par ailleurs, le modèle proposé intégre aussi une discontinuité faible (discontinuité de déformations) afin de capturer les hétérogénéités sans que le maillage soit contraint. Finalement le but est d'intégrer ce meso-modèle dans le cadre d'une approche multi-échelle séquencée permettant le transfert des informations du niveau mesoscopique vers le niveau macroscopique ou au moins sa borne inférieure, le Volume élémentaire Représentatif. Cette approche séquencée permet, par exemple, de déterminer une surface de rupture macroscopique (dans l'esprit d'une fonction seuil) intégrant les principales caractéristiques des matériaux cimentaires.

La capacité de déformation améliorée et la résistance à la fissuration par retrait rendent les composites cimentaire caoutchoutés adaptés aux applications de grande surface telles que les chaussées et les rechargements minces adhérents à base cimentaire. Cependant, le défaut d'adhérence entre les agrégats de caoutchouc et la matrice cimentaire, bien connu, demeure nuisible aux propriétés mécaniques et de transferts de ces matériaux. De plus, en raison de la faible rigidité des granulats caoutchouc, il est universellement accepté une réduction de certaines propriétés mécaniques des composites caoutchoutés à base de ciment. Néanmoins, leurs propriétés de transfert pourraient être compétitives avec le mortier à base de granulats naturels si la liaison à l'interface caoutchouc-ciment est améliorée. Afin d'améliorer l'interface, les granulats caoutchouc ont d'abord été revêtus d'un copolymère styrène-butadiène et après densification complète de ce copolymère à la surface des agrégats caoutchouc, ils ont été incorporés au mélange cimentaire. Dans un premier temps, une analyse microstructurale utilisant la microscopie électronique à balayage (MEB), la spectrométrie de rayons X à dispersion d'énergie (EDS) et la diffraction des rayons X (DRX) a permis de préciser que la pâte de ciment adhérait fermement aux granulats caoutchouc revêtus de copolymère. Dans un second temps, les propriétés mécaniques et de transfert de ce mortier ont ensuite été comparées à celles du mortier témoin (granulats naturels) et de deux autres mortiers caoutchoutés dans lesquels l'un d'entre eux a été ajouté un désentraineur d'air pour produire un mélange caoutchouté ayant la même teneur en air que le mortier témoin. Les résultats ont démontré une interface améliorée du caoutchouc-ciment fournissant une amélioration significative des propriétés de transfert telles que la perméabilité à l'air et l'absorption capillaire d'eau. Cependant, la diminution des propriétés mécaniques (résistance à la compression et module d'élasticité) demeure en raison de la faible rigidité des granulats caoutchouc. Quant à la résistance à la traction et la résistance résiduelle post-pic témoignent d'une énergie de rupture plus élevées dans le cas de granulats revêtus du copolymère, démontrant un effet de pontage amélioré rendu possible par la liaison entre les granulats caoutchouc et la matrice de ciment. Cet effet de pontage a également contribué à améliorer la résistance des composites caoutchoutés à la fissuration par retrait empêché Afin d'étayer les effets d'une interface caoutchouc-ciment améliorée, la durabilité des mortiers caoutchoutés dans des environnements agressifs a été étudiée. En ce qui concerne l'attaque à l'acide acétique, une faible profondeur dégradée et une réduction de la perte de masse et de résistance à la compression des mortiers caoutchoutés revêtus de copolymère ont été observés par rapport au mortier témoin. Le mortier caoutchouté enduit de copolymère se comporte également mieux en empêchant la diffusion du sulfate de sodium dans le composite. La dégradation des mortiers dans des environnements agressifs a également été évaluée sur la base d'une variable d'endommagement. Il en ressort que les matériaux caoutchoutés revêtus de copolymère étaient plus durables que les matériaux non traités exposés à des environnements agressifs
Properties of improved strain capacity and high shrinkage cracking resistance make rubberized cement-based composites suitable for large surface applications such as cement-based pavements and thin bonded overlays. However, bond defect between rubber aggregates (RA) and cement matrix is well-known and detrimental to properties of rubberized cement-based materials. It is universally accepted a reduction in some mechanical properties of rubberized cement-based composites mainly due to low stiffness of RA. Nevertheless, their transfer properties could indeed be competitive with control mortar (without RA) if bond at rubber-cement matrix interface is improved. In order to enhance the interface, RA were firstly coated with styrene-butadiene copolymer and after complete densification of this copolymer on surface of RA, they were mixed with the pre-mixed cementitious mixture. Microstructural analysis using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS), and X-Ray Diffraction (XRD) clarified that cement paste bonded firmly on copolymer-coated RA. Mechanical and transfer properties of this mortar were then compared to that of control mortar and two rubberized mortars in which one of them air-detraining admixture was added to produce rubberized mixture with the similar air content as the control mortar. Findings have demonstrated an enhanced rubber-cement matrix interface provided a significant improvement on transfer properties such as air permeability and water capillary absorption. However, a reduction in mechanical properties (compressive strength and modulus of elasticity) was still observed due to low stiffness of RA. Rubber coating appeared to limit the reduction in tensile strength and to result in a higher residual post-peak strength and fracture energy, demonstrating an improved material bridging effect made possible by the bond between RA and cement matrix. The bridging effect also contributed to improve resistance of rubberized composites to shrinkage cracking even under high restrained conditions. Based on above-mentioned characteristics, the study further investigated the durability of rubberized mortars under aggressive environments to observe the effects of RA incorporation and of an enhanced rubber-cement matrix interface. Regarding acetic acid attack, a low degraded depth and a reduction in loss of both mass and compressive strength of rubberized mortars, especially the one incorporating copolymer-coated RA, were observed compared to the ones of the control mortar. The coated rubberized mortar also behaves better in preventing sodium sulfate diffusion into the composite. The degradation of mortars under aggressive environments was also evaluated based on a damage variable, which was defined as a relative change in equivalent load-resisting area of mortar specimens between their original condition and at a given time when they were exposed to acid or sulfate solutions. From damage variable values, it can be concluded that coated rubberized mortar was more durable than the untreated one against aggressive environments. The durability of untreated and coated rubberized mortars under freeze-thaw cycles was also carried out and compared to that of control mortar. The rubberized cement- based composites were more resistant to freezing and thawing than the control one, especially in terms of dimensional expansion. The better performance can be attributed to high energy absorption of RA and to higher porosity, lower water capillary absorption and high strain capacity of rubberized mortars. Rubber coating, even reducing the permeability of rubberized cement-based composites, still remained high durability of their applications under frost environment

L’influence de l’incorporation d’un produit bio sourcé comme adjuvant dans les matériaux cimentaires tant à l’état frais qu’à l’état durci a été étudiée. La présence du bioproduit ne provoque pas de modifications sur les résistances mécaniques et sur la microstructure des pâtes de ciment (ATG/ATD et DRX). Des essais de caractérisation du réseau poreux de mortiers et pâtes cimentaires ont montré un effet du bioproduit sur la qualité de la peau des échantillons. Un protocole de réalisation et de conservation d’échantillons de pâte cimentaire a été mis au point afin de permettre différents essais sur des surfaces identiques dans le cas du projet « substances extracellulaires pour les bétons » impliquant des partenaires microbiologistes. L’étude de l’évolution de l’angle de contact dynamique d’une goutte d’eau posée sur des pâtes de ciment a montré que la présence du bioproduit favorise l’étalement au détriment de la pénétration de celle-ci au sein du matériau, en modifiant la tortuosité des capillaires de la matrice cimentaire. Une méthode d’analyse d’évolution de l’angle de contact en fonction du diamètre de la goutte a été développée et validée avec des données de la littérature. Cette technique originale a permis une détermination précise des angles d’avancée et de recul sur des substrats poreux
The influence of the incorporation of a product organically sourced in cementitious materials (at fresh and hardened state) was studied. The presence of the bioproduct does not cause changes on mechanical strength and on cement past microstructure (TGA / DTA and XRD). Porous network characterization tests on mortar and cement paste showed an effect of bioproduct on the quality of skin samples. A protocol of realization and conservation of cement paste samples was developed in order to allow various tests on same surfaces for the microbiologists partners of the « extra cellular substances for concrete » project. The study of the evolution of the dynamic contact angle of a drop of water placed on cement pastes showed that the presence of the bioproduct favored at the expense of spreading the penetration of water within the material, modifying the tortuosity of the capillaries of the cementitious matrix. An analytical method of drop behaviour (contact angle versus diameter) was developed and validated with literature data. This original technique allowed an accurate determination of the angles of advance and retreat on porous substrates

Apres un rappel du comportement physique de l'eau dans les materiaux particuliers que sont ceux a base de liant hydraulique tels que la pate de ciment durcie, les mortiers, nous presentons, brievement, le modele physique macroscopique permettant de decrire les transferts d'humidite en milieux poreux. L'objectif de ce travail est de determiner experimentalement les facteurs d'influence de la diffusivite hydrique, parametre essentiel du modele. Nous presentons, tout d'abord, pour des conditions isothermes et lorsque l'echange d'humidite se fait sous forme vapeur, l'influence de l'hysteresis. Nous comparons alors les diffusivites obtenues par calcul a partir des proprietes a l'equilibre et en regime permanent a celles obtenues en regime dynamique. Les resultats montent une bonne correlation. Nous avons ensuite etudie l'influence des cures thermiques, de la purete de l'eau sur le comportement en imbition et en sechage des materiaux. Les conclusions essentielles que l'on peut tirer sont: influence du traitement thermique sur l'etat initial ; faible influence de la purete d'eau ; grande influence du type de sollicitation hydrique alimentation liquide, sechage, alimentation vapeur. Ces differents elements ne sont pas encore pris en compte dans les modeles existants qui devront etre perfectionnes dans le futur