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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/327746099 Impact de la formulation des bétons sur le coefﬁcient de diffusion des ions chlorure - Focus sur l'effet des laitiers de haut-fourneau Conference Paper · November 2018 CITATION 1 READS 225 2 authors: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Permeability and poromechanical behaviour of carbonate rocks View project Development of simple test to assess propensity of concrete to spall at elevated temperature View project Nassim Timhadjelt Atomic Energy and Alternative Energies Commission 2 PUBLICATIONS 2 CITATIONS SEE PROFILE Maxime Lion Électricité de France (EDF) 36 PUBLICATIONS 220 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Maxime Lion on 08 November 2018. The user has requested enhancement of the downloaded file. Conférence Internationale Francophone NoMaD 2018 Liège Université _____________________________________________________________________________________________________ Liège, Belgique 7-8 Novembre 2018 1 IMPACT DE LA FORMULATION DES BETONS SUR LE COEFFICIENT DE DIFFUSION DES IONS CHLORURE – FOCUS SUR L’EFFET DES LAITIERS DE HAUT-FOURNEAU TIMHADJELT NassimA, LION MaximeB A Den-Service d’Etude du Comportement des Radionucléides (SECR), CEA, Université de Paris-Saclay, F-91191, France B Electricité de France (EDF), Direction Industrielle, Département TEGG, Aix-en-Provence, France RESUMÉ: Le laboratoire béton d’EDF a mené une étude consacrée à la caractérisation du coefficient de diffusion apparent des ions chlorure de nombreux types de matériaux cimentaires (bétons ordinaires, coulis, mortier, bétons à très haute performance). Il a été en particulier étudié l’effet de la substitution du ciment par des laitiers de haut-fourneau jusqu’à des proportions de 80 %, pour des bétons ordinaires mais aussi pour des bétons à très haute performance. L’ensemble des résultats permettent ainsi d’enrichir les connaissances sur les liens entre le coefficient de diffusion apparent, la composition et les propriétés mécaniques, en particulier le ratio Eau/Liant, la résistance à la compression et la teneur en laitier de haut- fourneau. Les corrélations mises en avant peuvent alors aider à la formulation des bétons dans le cas où des critères en termes de coefficient de diffusion sont établis. Elles montrent en particulier l’effet très bénéfique des laitiers de haut-fourneau sur le coefficient de diffusion apparent : un béton avec 80 % de laitier de haut-fourneau et une résistance inférieure à 40 MPa a un coefficient de diffusion apparent qui nécessiterait de formuler un BTHP sans présence de laitier de haut-fourneau. Cette étude montre par ailleurs que l’air entrainé a peu d’impact sur le coefficient de diffusion apparent. MOTS CLES : Diffusion, Chlorures, Matériaux cimentaires, Bétons à très haute performance, Laitiers de haut-fourneau 2 1. INTRODUCTION Les propriétés de transport des bétons sont de plus en plus utilisées pour justifier leur durabilité vis-à-vis de la pénétration d’agents extérieurs agressifs auxquels peuvent être soumis les ouvrages de génie civil (pénétration des chlorures, carbonatation,…). Cette approche performantielle a vocation à compléter, voire dans certains cas à se substituer, aux approches existantes établies en termes de moyens. Elle montre un intérêt pour la construction d’ouvrages neufs mais aussi pour expertiser les ouvrages existants. Dans ce contexte, il apparait important de maîtriser les méthodes de mesure des propriétés de transport et d’avoir connaissance des paramètres influents. Cette communication se concentre sur le coefficient de diffusion apparent des ions chlorure déterminé selon la norme XP P 18-462. Ce paramètre porte un intérêt particulier pour EDF dans la mesure où de nombreux ouvrages de production d’électricité sont situés en bord de mer. Récemment, cette propriété a aussi été spécifiée dans le cadre d’une approche performantielle pour la construction de parcs éoliens off-shore. L’étude présentée a été menée au sein du laboratoire béton d’EDF du département TEGG ; elle est consacrée à la caractérisation de nombreux types de matériaux cimentaires : bétons ordinaires, coulis, mortier, bétons à très haute performance. Il est en particulier étudié l’effet de la substitution du ciment par des laitiers de haut-fourneau jusqu’à des proportions de 80 %, pour des bétons ordinaires mais aussi pour des bétons à très haute performance. L’ensemble des résultats permettra ainsi d’enrichir les connaissances sur les facteurs influençant la mesure du coefficient de diffusion apparent des ions chlorure. 2. PRESENTATION DE LA CAMPAGNE EXPERIMENTALE 2.1 Matériaux étudiés Une dizaine de matériaux cimentaires ont été étudiés. Les types de matériaux appréhendés dans cette étude sont synthétisés dans le tableau 1. On retrouve deux formules de base pour les bétons, une formule de béton ordinaire et une autre de béton à très haute performance, auxquelles du laitier de haut-fourneau est ajouté en substitution du ciment à différentes proportions (40 et 80 %). Une formule dérivée du béton ordinaire, consistant principalement à diminuer le dosage en ciment, a été réalisée dans le but d’aboutir à un béton plus poreux. L’effet de la présence d’entraineur d’air est également évalué à travers deux formules de béton ordinaire. Enfin, un matériau de type coulis et un autre de type mortier à très haute performance sont également appréhendés dans cette étude. Désignation Type de matériau étudié Coulis Coulis Mortier HP Mortier haute performance BO Béton ordinaire BO-EA Béton ordinaire avec entraineur d’air BO–40 Béton ordinaire avec 40 % de laitier de haut-fourneau en substitution du ciment BO-80 Béton ordinaire avec 80 % de laitier de haut-fourneau en substitution du ciment BO–40–EA Béton ordinaire avec 40 % de laitier de haut-fourneau en substitution du ciment et entraineur d’air BTHP Béton à très haute performance BTHP–40 Béton à très haute performance avec 40 % de laitier de haut- fourneau en substitution du ciment BTHP-80 Béton à très haute performance avec 80 % de laitier de haut- fourneau en substitution du ciment BP Béton poreux Tableau 1. Désignation des matériaux testés. 3 Les caractéristiques principales de la composition des matériaux étudiés sont données dans le tableau 2. Leurs propriétés de résistance à la compression (sur cylindres 11 x 22 cm) et de porosité accessible à l’eau sont également fournies. Ces propriétés ont été mesurées sur les matériaux à l’état durci à des échéances correspondant à celles de la réalisation des mesures de coefficient de diffusion aux ions chlorure (3 mois minimum de maturation en ambiance conforme à la norme NF EN 12390-2). Ciment CEM I 52,5 (kg/m3) Laitier de haut- fourneau (kg/m3) Fumée de silice (kg/m3) Eau totale (kg/m3) Entraineur d’air Résistance à la compression (MPa) Porosité accessible à l’eau (%) Coulis 380 - 70 570 Non 24,5 51,2 Mortier HP 400 - 80 250 Non 93,3 19,6 BO 350 - - 185 Non 57,1 12,5 BO-EA 350 - - 185 Oui (5% d’air entrainé) 46,1 13,0 BO–40 210 140 - Non 56,5 12,9 BO-80 70 280 - 185 Non 36,5 14,9 BO–40–EA 210 140 - - Oui (5% d’air entrainé) 46,0 13,6 BTHP 400 - 40 138 Non 111,2 8,0 BTHP–40 240 160 40 138 Non 116,8 6,8 BTHP-80 80 320 40 138 Non 94,1 8,6 BP 221 - - 194 Non 28,0 14,9 Tableau 2. Principales caractéristiques des matériaux testés. On note que le béton ordinaire « BO », avec une résistance proche de 60 MPa, représente plutôt la plage haute des bétons ordinaires. Le béton « BTHP » a une résistance quasiment deux fois plus élevée que le béton « BO ». Concernant l’effet de la substitution du ciment par du laitier de haut-fourneau, on peut noter que les résistances obtenues sont du même ordre de grandeur de celles des bétons sans laitier dans le cas d’une substitution à hauteur de 40 %. Pour une substitution à hauteur de 80 %, des pertes de résistance sont relevées et sont de l’ordre de 35 % pour le béton ordinaire et seulement de 15 % pour le béton à très haute performance. La présence d’air entrainé induit une chute de résistance d’environ 10 MPa dans les deux cas, pour des bétons ayant une résistance du même ordre de grandeur (56-57 MPa sans entraineur d’air, 46 MPa avec entraineur d’air). Cette perte de résistance représente environ 20 %, ce qui est cohérent avec la quantité d’air entrainé qui est de l’ordre de 5%. Le béton poreux « BP » atteint une résistance proche de 30 MPa, ce qui démontre l’efficacité de la « dégradation » des propriétés apportée principalement par la diminution du dosage en ciment (perte de 30 MPa par rapport à la formule « BO » de base). Concernant le coulis et le mortier étudiés, ces matériaux permettent d’investiguer des niveaux de porosité plus élevés que les bétons. On peut souligner que malgré une porosité proche de 20 %, le mortier a tout de même une résistance à la compression supérieure à 90 MPa. 2.2 Principe de la mesure du coefficient de diffusion apparent Les mesures sont réalisées selon l’essai accéléré de migration des ions chlorure en régime non- stationnaire défini dans la norme XP P 18-462. Cet essai a pour but de déterminer le coefficient de diffusion apparent des ions chlorure. Le principe de cet essai est de placer le corps d’épreuve entre deux compartiments remplis en amont d’une solution contenant des chlorures et en aval d’une solution n’en contenant pas, pour créer un gradient de concentration uploads/Ingenierie_Lourd/ coeficient-de-diffusion.pdf