Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de M’Sila - Mohamed Boudiaf
Affiliation
Institut de Génie Civil
Auteur
MESSAOUDENE, Ibrahim
Directeur de thèse
. NACERI Abdelghani (Professeur)
Co-directeur
JAUBERTHIE Raoul (Maitre de conférence)
Filière
Génie Civil
Diplôme
Doctorat
Titre
FORMULATION, CARACTÉRISATION ET DURABILITÉ DES MATÉRIAUX CIMENTAIRES AUX AJOUTS MINÉRAUX LOCAUX
Mots clés
Mots-clés: Formulation, caractérisation, durabilité, matériaux cimentaires, laitier de haut fourneau, pouzzolane, marbre, sulfates كلمات المفاتيح: صياغة، وصف، ديمومة، مواد إسمنتية، خبث الفرن العالي، البوزلان، الرخام، الكبريت Keywords: Formulation, characterization, durability, cementitious materials, blast furnace slag, pozzolan, marble, sulphate
Résumé
Résumé Le projet de recherche a pour objectif de développer de nouveaux liants hydrauliques (ciments binaires, ternaires ou quaternaires) en utilisant un ciment Portland en combinaison avec plusieurs ajouts minéraux locaux, naturels ou sous produits industriels: pouzzolane volcanique, laitier granulé de haut fourneau et poudre de marbre. Ce projet de recherche comprend une revue de la documentation et une partie expérimentale. La revue bibliographique a permis de faire le point sur les récents travaux sur les ciments et bétons composés. La partie expérimentale a consisté à caractériser les éléments de départ, à réaliser des essais sur ciments anhydres (densité absolue, surface spécifique Blaine (SSB), granulométrie laser et compositions chimiques), réaction en solution (pHmétrie), sur pâtes de ciment durcissant (consistance et temps de prise), sur mortier normal (retrait, gonflement et résistances mécaniques) et sur mortiers à base de sable Pliocène-Bretagne et sable de dune Algérien. Le comportement macroscopique observable des matériaux trouve généralement son origine dans les mécanismes qui se déroulent à l’échelle des grains microscopiques, c’est dans ce sens que la microstructure interne est observée par microscopie électronique et par diffraction X. Les analyses thermiques gravimétriques et différentielles (ATG et ATD) permettent de quantifier la portlandite. Ces techniques sont utilisées pour caractériser les dégradations dans les milieux agressifs (sulfates d’ammonium et acide sulfurique). Un mortier de référence avec un ciment CEM I a été testé. Les résultats expérimentaux ont permis de mettre en évidence des hautes performances pour toutes les formulations étudiées avec des intérêts économiques et surtout écologiques. Ces hautes performances sont attribuables à l’effet physique (rapport eau/liant =0,30 en utilisant un adjuvant réducteur d’eau), à l’effet filler (une finesse de mouture de ciment dépassant 4000cm2/g) et à l’effet pouzzolanique des ajouts minéraux actifs (pouzzolane et laitier). Pour viser une durabilité meilleure en milieux sulfurique ou ammoniacal, la quantité de filler de marbre sera limitée à 8% et celle de pouzzolane à 10%, avec ajout de laitier granulé de haut fourneau qui possède toutes les qualités d’un liant hydraulique et la démonstration de sa résistance dans des milieux chimiquement agressifs n’est plus à refaire. ملخص يهدف مشروع البحث هذا، إلى تطوير أنواع جديدة من الإسمنت الهيدروليكي (ثنائي، ثلاثي أو رباعي) باستخدام الاسمنت البورتلاندي في تركيبة مع العديد من الإضافات المعدنية المحلية ، الطبيعية أو المنتجات الصناعية: البوزلان البركاني ، حبيبات خبث الفرن العالي ومسحوق الرخام. هذا البحث يتضمن دراسة مكتبية وجزءا تجريبيا. الدراسة المكتبية سمحت بالوقوف على الأعمال الأخيرة حول الأسمنت والخرسانة المركبة. أما الجزء التجريبي فتمثل في وصف العناصر الأولية، إجراء اختبارات على الاسمنت اللامائية (الكثافة المطلقة ، محددة بلين السطحية (SSB) ، حجم الجسيمات الليزري والتركيب الكيميائي)، التفاعل في المحلول (مراقبة درجة الحموضة) ، على عجائن الإسمنت المتصلب ( الاتساق ووقت الشد) ، على المونة العادية (التقلص ، التورم والمقاومة الميكانيكية) وعلى المونة المصنوعة من الرمل البليوسيني (فرنسا) و المصنوعة من الكثبان الرملية (الجزائر). يجد عامة السلوك العياني المشاهد للمواد في الآليات التي تحدث على مستوى الحبوب المجهرية ، ففي هذا الاتجاه تمت دراسة الهيكل المجهري الداخلي بواسطة المجهر الإلكتروني وحيود الأشعة السينية. استخدمت التحاليل الحرارية الجاذبية و التفاضلية (DTA وTGA) لقياس الportlandite. وتستخدم هذه التقنيات لتوصيف التدهور في البيئات المضرة (كبريت الأمونيوم وحمض الكبريت). تم اختبار مونه مرجعية بالاسمنت البورتلانديCEM I . النتائج التجريبية سمحت بتسليط الضوء على الأداء العالي لجميع الصيغ المحضرة مع فوائد اقتصادية و بيئية خاصة. هذا الأداء العالي يعود إلى التأثير الفيزيائي (نسبة المياه/ الإسمنت = 0.30 باستخدام مزيج محدد للماء)، تأثير الحشو (نعومة طحن الاسمنت تفوق 4000 سم2 / غ) و التأثير الكميائي (البوزلاني) للإضافات المعدنية النشطة (البوزلان والخبث). بهدف ديمومة أكبر في بيئات الكبريت أو الأمونيوم، تقتصر كمية الحشو من الرخام ب 8 ٪ وكمية البوزلان ب 10 ٪ ، مع إضافة حبيبات خبث الفرن الذي لديه كل صفات الأسمنت الهيدروليكي وبرهنة مقاومته في البيئات المضرة كيميائيا لا تتكرر مرة أخرى. Abstract The aim of this study is to develop new hydraulic cements (binary, ternary or quaternary) prepared with Portland cement in combination with several admixtures, natural additions or industrial products as pozzolan, granulated blast furnace slag and marble powder. This research includes a literature review and an experimental part. The literature review has an update on the recent work on the blended cement and concrete. Mineralogical and chemical compositions of the initial products were studied with X-ray diffraction (XRD), SEM, EDX and X fluorescence (XRF). Grain size distribution of anhydrous cements and additions (absolute density, Blaine specific surface (SSB) and laser granulometry), the pH measurement of a binder suspension, setting time and tests on normal mortars: measurement of shrinkage, swelling and strength and mortars prepared with Pliocene-Bretagne sand and Algerian dune sand were carried out. The evolution of crystalline phases was monitored by XRD and minerals are observed by SEM, microanalysis (EDX linked to SEM) confirms the chemical composition of mortars. The Portlandite content was determined indirectly by thermal gravimetric analysis and differential thermal analysis (TGA and DTA). These techniques were used to characterize the deterioration in aggressive environments, solutions of sulfuric acid and ammonium sulphate. Reference mortar with CEM I cement was tested. Results showed that it is possible to obtain mortars with high mechanical performances in long-term and, ecological and especially economic advantages. These high performance is attributable to the physical effect (water / cement ratio = 0.30 using a super plasticizer adjuvant), for the purpose filler (a fineness of grinding of cement exceeding 4000cm2 / g) and the pozzolanic effect of mineral additions (pozzolan and slag).To reach a better durability in sulphate, the quantity of marble filler will be limited to 8% and the pozzolan to 10%, with addition of granulated blast furnace slag that has all the qualities of a hydraulic cement, and the demonstration of its resistance in chemically aggressive environments is not to repeat. Keywords: Formulation, characterization, durability, cementitious materials, blast furnace slag, pozzolan, marble, sulphate
Date de soutenance
03/10/2012
Pagination
157p
Format
30 cm
Notes
cdrom pdf
Statut
Soutenue