Généralités sur les matériaux cimentaires

Table des matières

Introduction générale
Chapitre I : Revue bibliographique
1. Généralités sur les matériaux cimentaires
1.1 Les matériaux cimentaires
1.1.1 Le Ciment portland
1.1.2 L’hydratation
1.2 Les principales phases hydratées
1.2.1 La Portlandite Ca(OH)2
1.2.2 Les silicates de calciums hydratés (C-S-H)
1.2.3 Autres phases
1.3 Structure poreuse des matériaux cimentaires
1.4 Quelques grandeurs caractéristiques de l’état hydrique des matériaux cimentaires
2. Propriétés de transport dans les matériaux cimentaires
2.1 Diffusion d’un gaz à travers un matériau poreux – Généralités
2.1.1 Diffusion de Knudsen
2.1.2 Diffusion ordinaire
2.1.3 Diffusion surfacique
2.2 Paramètres influant sur la diffusion gazeuse
2.2.1 Degré de saturation
2.2.2 Porosité
2.2.3 Rapport eau / ciment (e/c)
2.3 Perméabilité au gaz
2.4 Paramètres influant sur la perméabilité au gaz
2.4.1 Degré de saturation
2.4.2 Rapport eau / ciment (e/c)
2.5 Effet de la fissuration sur les phénomènes de transport
3. Carbonatation atmosphérique
3.1 Systèmes réactionnels
3.1.1 Dissolution du dioxyde de carbone
3.1.2 Carbonatation de la portlandite
3.1.3 Carbonatation des silicates de calcium hydratés (C-S-H)
3.1.4 Carbonatation des aluminates
3.2 Modèles de carbonatation
3.2.1 Modèle général
3.2.2 Modéle de Papadakis
3.2.3 Model Duracrete
4. Corrosion des armatures
4.1 Processus de corrosion induite par carbonatation
4.2 Paramètres influant sur la corrosion
4.2.1 Effet de la fissuration sur la corrosion
4.2.2 Effet de la qualité d’interface acier/béton sur la corrosion (top bar effect)
4.2.3 Conditions environnementales
5. Produits de protection pour bétons
5.1 Les systèmes de protection et/ou de réparation des surfaces en béton
5.2 Les familles de produits colmateurs
5.2.1 Produits d’imprégnation
5.2.2 Produits d’imprégnation hydrophobe
5.2.3 Revêtements
5.3 Efficacité des produits colmateurs
5.3.1 Efficacité vis-à-vis de la carbonatation
5.3.2 Efficacité vis-à-vis de la corrosion
5.4 Durabilité des produits colmateurs
6. Synthèse bibliographique et justification du programme expérimental
Chapitre II : Matériaux et méthodes
1. Présentation du programme
2. Matériaux et produits de protection
2.1 Les matériaux cimentaires
2.2 Les produits colmateurs
2.2.1 Sélection des produits
2.2.2 Protocole d’application des produits
2.2.3 Impact des produits sur la porosité
3. Confection et conservation des échantillons
3.1 Echantillons cylindriques
3.2 Echantillons annulaires
3.3 Echantillons prismatiques
3.4 Poutrelles
4. Fissuration des échantillons
4.1 Ouvertures de fissures
4.2 Pré-fissuration par flexion 3 points
4.3 Dispositif « cœur expansif »
5. Essai de diffusion et de perméabilité au gaz
5.1 Dimensionnement et préparation des échantillons
5.2 Essai de diffusion au gaz
5.2.1 Principe de l’essai
5.2.2 Modèle numérique d’interprétation des essais de diffusion
5.3 Essai de perméabilité au gaz
5.3.1 Principe de l’essai
5.3.2 Méthode d’interprétation des essais de perméabilité – Modèle analytique
6. Essai de carbonatation accélérée
6.1 Dimensionnement et préparation des échantillons
6.1.1 Les échantillons non-fissurés
6.1.2 Les échantillons fissurés (prismes centimétriques)
6.2 Dispositif et paramètres d’essai
7. Corrosion
7.1 Dispositif et conditions d’essai
7.2 Scénarios de corrosion
7.2.1 Scénario 1 : Initiation de la corrosion avant application des produits
7.2.2 Scénario 2 : Influence du chargement mécanique sur l’efficacité des produits
7.3 Méthodes de mesure et d’analyse de la corrosion
7.3.1 Mesure gravimétrique
7.3.2 Suivi de courant de corrosion
8. Vieillissement accéléré
8.1 Dispositif
8.2 Protocole de vieillissement accéléré
8.3 Caractérisation du vieillissement par spectroscopie ATR-FTIR
8.4 Diffusion gaz et carbonatation accélérée sur les matériaux vieillis
9. Récapitulatif du programme expérimental
Chapitre III : Impact des produits colmateurs sur les phénomènes de transport et de la carbonatation
1. Introduction
2. Pré-sélection des produits
3. Matériaux non fissurés
3.1 Profondeur de pénétration des produits
3.2 Impact des produits colmateurs sur la porosité
3.3 Efficacité des produits vis-à-vis de la diffusion gazeuse
3.3.1 Influence du nombre de couches
3.3.2 Influence du type de matériau
3.4 Efficacité vis-à-vis de la perméabilité au gaz
3.5 Efficacité des produits vis-à-vis de la carbonatation accélérée
3.6 Corrélation entre la carbonatation accélérée et la diffusion gaz
3.7 Durabilité des produits
3.7.1 Caractérisation du vieillissement par spectroscopie ATR-FTIR
3.7.2 Diffusion gaz
3.7.3 Carbonatation accélérée
3.8 Projections de durabilité
4. Influence des fissures
4.1 Diffusion gaz
4.1.1 Fissuration des échantillons annulaires
4.1.2 Effet de la fissuration et du chargement mécanique sur l’efficacité des produits
4.2 Carbonatation accélérée
5. Comparaison des produits
6. Conclusion
Chapitre IV : Corrosion des armatures
1. Introduction
2. Etude de corrosion sur les échantillons prismatiques
2.1 Résultats des mesures gravimétriques
2.1.1 Effet des produits colmateurs (scénario 1)
2.1.2 Effet du rechargement mécanique / réouverture de fissure (scénario 2)
2.2 Résultats du suivi instantané de la corrosion
2.2.1 Effet des produits colmateurs
2.2.2 Effet du rechargement mécanique / réouverture de fissure
2.2.3 Validation de la méthode
3. Etude de corrosion sur poutrelles
3.1 Top bar effect
3.2 Effet des produit colmateurs
3.3 Effet du rechargement mécanique / réouverture de fissure
4. Conclusion
Conclusion générale