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Rev. Sci. Technol., Synthèse 24 : 91-99 (2012) R.Chaïd et al. ©UBMA - 2012 Comp

Rev. Sci. Technol., Synthèse 24 : 91-99 (2012) R.Chaïd et al. ©UBMA - 2012 Comportement d’un béton à hautes performances à base de laitier en milieu sulfatique Rabah Chaïd1, Abderrahim Bali2, Raoul Jauberthie3 & Aïssa Talah4 1Laboratoire des Matériaux Minéraux & Composites Université M’hamed BOUGARA, Avenue de l’Indépendance, 35 000 Boumerdès. 2Laboratoire de l’Environnement et Construction ENP Alger, BP 182 - 16200 El-Harrach. 3Laboratoire des Matériaux du Génie Civil et Génie Mécanique INSA-Rennes, 20 Av des Buttes de Coësmes, CS 14315 35043 Rennes Cedex, France 4Laboratoire de Bâti dans l'Environnement USTHB, BP 32 - 16111 El Alia, Alger Révisé le 13/10/2011 Accepté le 10/01/2012 ملخص : اسزخذاو انخشسبَخ راد انًًٍضاد انسبيٍخ (خ و ط) يع ديظ اإلضبفبد اإلسًُزٍخ كبنشيبد انًزطبٌش، دخبٌ انسهسٍٕو أٔ خجش انفشٌ انعبنً اسرفع خاللٍٍٍ انعقذٌٍ انًبض . يُغضاد انخشسبَخ راد انًًٍضاد انسبيٍخ رذٔو أكضش، ٔيٍ رى ركبنٍف صٍبَخ اقم كهفخ يقبسَخ ثبنخشسبَخ انعبدٌخ . ،ثبإلضبفخ رسزعًم كًٍخ قهٍهخ يٍ االسًُذ فً انخشسبَخ راد انًًٍضاد انسبيٍخ، ْزا يب ٌؤدي إنى اَخفبضٌٕاَجعبس صبًَ أكسٍذ انكشث انًزسشةCO2 . اسزخذاو انخشسبَخ راد انًًٍضاد انسبيٍخ ٍ انًكَٕخ ي إضبفبد إسًُزٍخ ٌؤدي إنى انحفبظ عهى انجٍئخ، أسثبحب يبنٍخ ٔإَغبص ثُبٌبد أكضش اسزذايخ . ًف انٕضع انحبنً، فئٌ انجحش فً انغضائش فًٍب ٌخص انخشاسُبد راد انًًٍضاد انسبيٍخ يزغّ أكضش حٕل صٍبغبرٓب ثٓذف إَزبط خشاسُبد أكضش قٕح ٔدًٌٕيخ. نكٍ، انزشكٍجخ انًًٍضح يشرجطخ ثعذح عٕايم، عهى ٔعّ انخصٕص حسٍ اخزٍبس انًكَٕبد . يع انعهى أٌ اصش اإلضبفبد اإلسًُزٍخ َٔعٕيزٓب نى رؤخز ثعٍٍ االعزجبس . ،ٔنٓزا، َحبٔل فً ْزِ انجحٕس صٍبغخٔخشسبَخ راد يًٍضاد سبيٍخ ثئضبفبد إسًُزٍخ أٔ ثذٌْب . َٔزُبٔل ثبنجحش رأصٍش خجش انفشٌ انعبنً نًصُع انحذٌذ ٔانصهت نهحغبس(انغضائش) ، ثعذ طحُّ ٔإديبعّ يكبٌ كًٍخ يٍ االسًُذ، عهى انخصبئص انفٍضٌبئٍخ ٔانًٍكبٍَكٍخ نهخشسبَخ انًُغضح . الكلمات المفتاحية : خ و ط- ً خجش انفشٌ انعبن- دًٌٕيخ- كجشٌذ. Résumé L'utilisation de béton à hautes performances (BHP) intégrant des ajouts cimentaires comme les cendres volantes, les fumées de silice ou le laitier hydraulique cimentaire a augmenté considérablement au cours des deux dernières décennies. Les ouvrages en BHP durent plus longtemps et entraînent des frais d'entretien moins élevés que ceux en béton ordinaire. De plus, le BHP utilise moins de ciment, ce qui diminue les émissions de CO2. Une plus vaste utilisation du béton à hautes performances intégrant des ajouts cimentaires pourrait donc entraîner des bénéfices tant environnementaux que financiers et construire des ouvrages plus durables. A l’état actuel, la recherche sur les bétons à hautes performances en Algérie est surtout axée sur leurs formulations en vue de produire des bétons de meilleures résistances et durables. Cependant, une composition optimale dépend de plusieurs paramètres, en particulier du choix des ingrédients. L'effet des ajouts cimentaires et leur finesse reste peu entrepris. C'est pourquoi nous nous proposons dans ce travail, de formuler des bétons à hautes performances avec et sans ajout cimentaire et de traiter l’influence du laitier de l’usine sidérurgique d’El-hadjar (Algérie), finement broyé et substitué à une partie de ciment, sur les caractéristiques physico-mécaniques des bétons élaborés. Mots clés : BHP - Laitier - Durabilité - Sulphate. Abstract The use of high performance concrete (HPC) integrating cementitious additions such as fly ash, silica fumes or hydraulic slag has been increased considerably during the last two decades. The works in HPC last longer and involve low maintenance costs which could be less than those of ordinary concrete. Moreover, the HPC requires less cement, which reduces the CO2 emissions. A larger use of high performance concrete containing cementitious additions could thus involve environmental and economical advantages and build more durable works. In the current state, research on high performances concretes in Algeria is especially centred on their formulations in order to produce durable concretes with better strengths. However, an optimal composition depends on several parameters, in particular on the choice of the ingredients. The effect of the cementitious additions and their smoothness remains less examined. This is why we propose in this work, to formulate high performance concretes with and without cementitious additions and, to study the influence of the slag from the iron and steel plant of El-hadjar (Algeria), finely crushed and substituted to a part of cement, on the physico- mechanical characteristics of the elaborate concretes. Keywords: HPC - Slag – Durability - Sulphatic. Auteur correspondant : chaidr@yahoo.fr Rev. Sci. Technol., Synthèse 24 : 91-99 (2012) R.Chaïd et al. ©UBMA - 2012 INTRODUCTION Depuis quelques années, un regain d'intérêt se manifeste, dans le monde entier, pour le béton à hautes performances (BHP), obtenu grâce à l'emploi de fluidifiants et de fumée de silice. La raison de ce nouveau revirement doit être recherchée, en fait non seulement dans la possibilité d'alléger les structures par une augmentation des contraintes en services, mais plutôt dans l'amélioration de la durabilité du matériau en service dans des milieux chimiquement agressifs [1]. L’action des eaux souterraines sulfatées offre le cas le plus simple d’une agression donnant naissance à des composés nouveaux expansifs à partir des constituants du ciment. Le sulfate de calcium se combine avec les aluminates du ciment pour former un sel (l’ettringite) ou sel de Candlot C3A.3CaSO4.31H2O, dont la cristallisation accompagnée d’expansion provoque la fissuration du béton. Elle facilite la pénétration des agents agressifs jusqu’aux armatures qui sont, à leur tour attaquées. Il est possible de modifier la microstructure du béton en incorporant des produits minéraux. Ces ajouts cimentaires modifient la microstructure du béton en terme de caractéristiques physiques et chimiques. Le mécanisme de réaction pouzzolanique des ajouts cimentaires peut être brièvement décrit comme la réaction de la silice avec la chaux libérée par l’hydratation du ciment, en présence de l’eau. Il en résulte des Hydro Silicates de Calcium à pauvre rapport Ca/Si. Bien que cette réaction soit prompte et précoce, elle est limitée par la quantité d’eau dans les BHP [2, 3]. Le laitier vitrifié, granulé est un produit hydraulique, c’est à dire susceptible de donner par activation basique, des produits d’hydratation stables. Il est obtenu par refroidissement brutal par l’eau sous pression, c’est un sable de granulométrie 0/5 mm. Contrairement au ciment qui est soluble dans l’eau et s’hydrate par simple addition d’eau, le laitier vitrifié n’est soluble que dans une eau alcalinisée et a donc besoin, pour faire prise, d’un agent d’addition appelé activant. L’hydratation intervient d’abord par dissolution du laitier dans l’eau de gâchage basique. Cette dissolution aboutit à une solution concentrée, d’où résulte une précipitation de composés hydratés qui fait à son tour chuter la concentration des éléments dans la solution. Ce qui permet la solubilisation d’une nouvelle quantité de produits jusqu’à une concentration entraînant une nouvelle précipitation de composés hydratés. C’est cette répétition du cycle dissolution – concentration – précipitation (plusieurs années) qui constitue la prise et le durcissement du laitier vitrifié [4]. Les précipitations résultantes sont normalement destinées à obturer les grands pores. Cependant les précipitations des ciments au laitier sont fixes et imperméables alors que celles des ciments Portland ne le sont pas. Par conséquent le béton ordinaire est plus poreux que le béton au laitier [5]. Dans les ciments au laitier, le clinker est l’activant principal du laitier. Cependant les premiers hydrates produits seront ceux du clinker ; C-S-H et Ca(OH)2 qui recouvrent uniformément les grains du laitier et du clinker. Par la suite, l’excès de chaux active l’hydratation du laitier avec une texture C-S-H semblable à celle des ciments ; il en résulte alors des silicates de calcium hydratés et des aluminates tétracalciques hydratés [6, 7]. Sarkar et al. [8] avaient montré qu’avec un laitier broyé à une finesse de 800 m2/kg, on obtient une réduction significative de la chaleur d’hydratation du ciment, un béton à hautes résistances et à structure plus compacte. Péra et al. [9] ont montré que plus la finesse de mouture du laitier est élevée, meilleures sont ses performances. Notre étude a pour objectif la valorisation de résidus minéraux comme ajout dans les matériaux de construction à matrice cimentaire. Elle s’inscrit dans une démarche de développement durable. Cette article rapporte les résultats de l’étude de la durabilité des bétons à hautes performances (BHP) réalisés avec un ciment CEM I seul servant de référence et un ciment avec ajout de laitier de haut fourneau finement broyé et conservés dans l’eau séléniteuse (milieu agressif). L’évolution des phases cristallines est suivie par diffraction X et les minéraux sont observés au Microscope électronique à balayage (MEB), la micro analyse qui lui est associée permet de confirmer leur composition chimique. Ces déterminations concernent aussi bien les formations superficielles dues aux bains de conservation que les formations internes initiales et leurs évolutions dans le temps. En parallèle à ces essais, nous avons suivi l’évolution des résistances mécaniques en compression avec une presse asservie. Enfin, un essai moins habituel pour les BHP mais sensible lui aussi à l’état de surface est la Rev. Sci. Technol., Synthèse 24 : 91-99 (2012) R.Chaïd et al. ©UBMA - 2012 micro dureté Vickers. Il a permis de quantifier le passage en solution des minéraux formant la pâte de ciment. 2. PROCESSUS EXPERIMENTAL 2.1 Matériaux 2.1.1 Le ciment Le ciment Portland utilisé est un CEM I 52,5 de l’usine Saint Pierre Lacour, uploads/Ingenierie_Lourd/ comportement-d-x27-un-beton-a-hautes-performances-a-base-de-laitier-en-milieu-sulfatique.pdf