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| Étude de la durabilité de matériaux alcali-activés (Study of the durability of alkali-activated materials) | ||
Ka, Moussa - (2020-07-16) / Universite de Rennes 1 - Étude de la durabilité de matériaux alcali-activés Langue : Français Directeur de thèse: Lanos, Christophe Laboratoire : Laboratoire de génie civil et génie mécanique Ecole Doctorale : SPI Thématique : Sciences de l'ingénieur | ||
Mots-clés : Alcali-activé, Laitier, Métakaolin, Mortiers, Propriétés, Durabilité, Mortier, Métaux alcalins -- Composés Résumé : Les matériaux alcali-activés (AAM) sont souvent considérés par la communauté scientifique internationale comme une possible alternative à l’utilisation du ciment Portland (OPC) dans les matériaux de construction. Les principaux objectifs de cette thèse sont d'évaluer les propriétés physico-chimiques et mécaniques, ainsi que la durabilité de différents mortiers alcali-activés à base de laitiers de hauts fourneaux, de métakaolins et de leurs mélanges. L’étude des propriétés telles que le temps de prise, la porosité et l’absorption capillaire a permis de caractériser la structure porale des différents mortiers et ainsi souligner les différences de morphologie obtenues avec l’OPC et les AAM. L’incidence sur les performances de la nature de l’activateur alcalin associé au laitier est évaluée. L’intérêt de l’introduction de différents adjuvants susceptibles de modifier la prise, la porosité, l’absorption capillaire, la sorptivité,… ou d’ajouts intervenant comme régulateur de retrait (ajout de gypse) est discuté. L’analyse du retrait chimique et endogène indique une réponse bien spécifique pour le laitier activé et une forte interaction entre retrait endogène et retrait de dessiccation dans le cas des AAM à base de métakaolin. Dans tous les cas, les conditions de cure sont déterminantes. L’analyse de la durabilité des AAM repose sur des tests de carbonatation accélérée, de gel dégel et d’attaques acides et sulfatiques. La carbonatation rapide des AAM engendre une réduction limitée du pH. Les mortiers AAM sont plus sensibles au gel-dégel dans l’eau qu’au gel dans l’air et dégel dans l’eau. L’étude à l’attaque acide révèle différents mécanismes de dégradations des AAM en lien avec leur composition. Les AAM apparaissent plus résistants que l’OPC. Les résultats obtenus sur les AAM avec ajout de gypse ont permis également de conclure que la réaction sulfatique interne n’est pas préjudiciable dans une matrice AAM contenant une quantité de gypse limitée. Résumé (anglais) : Alkali-activated materials (AAM) are often considered by the international scientific community as a possible alternative to the use of Portland cement (OPC) in construction materials. The main objectives of this thesis are to evaluate the physico-chemical and mechanical properties, as well as the durability of different alkali-activated mortars based on blast furnace slag, metakaolins and their mixtures. The study of properties such as setting time, porosity and capillary absorption made it possible to characterize the porous structure of the different mortars and thus underline the differences in morphology obtained with OPC and AAM. The impact on the performances of the nature of the alkaline activator associated with the slag is evaluated. The interest of the introduction of various admixtures which modify the setting, the porosity, the capillary absorption, the sorptivity,… or of additions acting as regulator of shrinkage (addition of gypsum) is discussed. The analysis of chemical and autogenous shrinkage indicates a very specific response for activated slag and a strong interaction between autogenous shrinkage and dessiccation shrinkage in the case of metakaolin-based AAM. In all cases, the cure conditions are decisive. The analysis of the durability of AAM is based on tests of accelerated carbonation, freeze-thaw and acid and sulfate attacks. Rapid carbonation of AAM results in limited pH reduction. AAM mortars are more sensitive to freeze-thaw in water than to freeze in air and thaw in water. Acid attack study reveals different mechanisms of degradations of AAM linked to their composition. AAM appear to be more resistant than OPC. The results obtained on AAM with added gypsum also made it possible to conclude that the internal sulfate reaction is not detrimental in an AAM matrix containing a limited amount of gypsum. Identifiant : rennes1-ori-wf-1-13801 | ||
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