Academic literature on the topic 'Liants ternaires'

Le béton à hautes performances (BHP) est un béton innovant largement utilisé dans la construction moderne. De nouvelles techniques de formulation et de conception du HPC ont permis d'obtenir des performances mécaniques et une durabilité remarquables par rapport au béton conventionnel. Les principaux avantages du HPC sont liés à sa faible porosité, sa très haute résistance mécanique et son excellente durabilité. La facilité d'application du HPC est obtenue par l'utilisation combinée de superplastifiant et d'ajout de minéraux, ce qui se traduit par une augmentation significative de la résistance à la compression tout en améliorant la maniabilité et la durabilité. L'utilisation d'un liant ternaire (ciment, fumée de silice et laitier granulé de haut fourneau broyé) dans la fabrication du HPC est une nouvelle avancée dans la construction durable qui offre des avantages économiques, techniques et écologiques. L'objectif de ce travail de recherche était d'améliorer les propriétés physico-mécaniques du HPC à base de liant ternaire en étudiant l'influence du remplacement du ciment par du laitier granulé et des fumées de silice. Les résultats des tests mécaniques montrent que les performances du HPC réalisé avec ces liants ternaires sont similaires au HPC témoin sans laitier granulé. Enfin, il est conclu que l'utilisation de tels liants est très bénéfique pour diminuer les problèmes environnementaux et améliorer la durabilité du HPC.

La dégradation du béton associée à l’exposition en ambiance hivernale rigoureuse est une problématique connue en Amérique du Nord en raison de la sévérité du climat en période hivernale. Un des types de dégradation, la fissuration interne, se manifeste par l'apparition d'une intense microfissuration du béton en surface, mais aussi à l'intérieur de la masse. Celle-ci peut conduire à une perte de cohésion du matériau, réduisant ses caractéristiques mécaniques et sa perméabilité. Dans un souci de développement durable et de recherche performancielle, des liants ternaires, comprenant des ajouts minéraux autre que la fumée de silice ont été développés. Les études scientifiques portant sur l’influence du facteur d’espacement à ce type de dégradation sont peu nombreuses, voire inexistantes. Il est par conséquent important de vérifier si les spécifications actuelles permettent d’assurer la confection d’un matériau durable au gel. Dans ce mémoire, nous avons étudié l’influence du facteur d’espacement, du paramètre E/L, de l’influence du type de superplastifiant et d’un granulat marginal sur la résistance à la fissuration interne des bétons en utilisant l’essai accéléré normalisé ASTM C666, procédure A lors de l’utilisation de liants ternaires. Une grande partie de cette recherche a porté sur l’étude de la relation entre le facteur d’espacement et la tenue aux cycles gel-dégel des bétons. Le projet s’est divisé en 4 phases, la première a permis de déterminer un intervalle contenant le facteur d’espacement critique pour chacun des liants étudiés. Il est ainsi établi qu’il est nécessaire d’avoir un facteur d’espacement inférieur à 340 µm pour assurer la durabilité des bétons V-S formulés à partir de liants ternaires. La deuxième phase a montré que le type de superplastifiant n’influe pas sur le facteur d’espacement critique, mais change les caractéristiques du réseau d’air à l’état frais. La troisième phase a porté sur l’analyse de l’influence d’une variation du rapport E/L sur la durabilité au gel-dégel. Il en résulte qu’une variation dans les limites permises n’a pas d’incidence sur le facteur d’espacement critique tant que les hypothèses restent dans l’intervalle prescrit par le tome VII de la norme 3101. La dernière et quatrième phase a permis de montrer que le granulat marginal sélectionné n’a pas d’incidence particulière sur la résistance au gel-dégel en fissuration interne.

La réduction des émissions de dioxyde de carbone liées à la production du ciment est un enjeu majeur pour l’industrie cimentière aujourd’hui. Environ 60% de ces émissions sont d’origine chimique et sont émis au cours d’une étape cruciale dans la fabrication du ciment : la clinkérisation. Une des solutions pour engager la réduction des émissions de CO2 liées à l’utilisation du béton est la substitution du clinker par d’autres matériaux. Depuis quelques dizaines d’années, la communauté scientifique s’intéresse particulièrement à l’utilisation des argiles calcinées, et plus spécifiquement de la métakaolinite, comme matériaux de substitution au clinker. La combinaison de ces matériaux avec du filler calcaire affiche des résultats très prometteurs en termes de performances mécaniques. Cette étude tend à démontrer que les résultats obtenus avec une argile composée avant calcination d’illite et de kaolinite sont équivalents à ceux obtenus avec une argile majoritairement kaolinitique. A travers une étude multi-échelle, ce travail montre que l’utilisation d’une argile pure n’est pas forcément nécessaire. Dans le cas des liants ternaires, les cortèges d’hydrates développés sont semblables avec l’un ou l’autre matériau argileux. L’approche performantielle adoptée pour l’évaluation de la durabilité des bétons contenant un liant ternaire montre que la carbonatation de ces bétons demande une attention particulière. De manière globale les résultats obtenus dans cette étude sont encourageants et positifs quant à l’utilisation industrielle d’argiles calcinées composites dans les ciments
The reduction of carbon dioxide emissions related to cement production is a key point for industry today. About 60% of these emissions are chemical and issued from a crucial step in cement production: clinkerization. One of the solutions to reduce carbon dioxide emissions associated with concrete is the substitution of clinker by other materials. Since some decades, scientific community is particularly interested to the use of calcined clays (and specifically metakaolin) as supplementary cementitious materials (SCM). The combination of such materials with limestone filler is very promising in terms of mechanical properties. This study aims at demonstrate that the results obtained with a clay composed of illite and kaolinite before calcination are equivalent to those observed with a clay containing only kaolinite. Through a multi-scale approach, this work shows that the use of a pure clay is not necessary. In the case of ternary binders, hydrate assemblage is similar with one or the other clay. Performance-based approach is adopted for the qualification of durability indicators for concrete containing such binders and carbonation of these concretes must be given attention. Results in this study are encouraging and promising for the industrial use of composite calcined clays in cements

La présente étude s’inscrit dans le programme d’actions de l’Industrie du béton ; elle a pour but de rechercher des solutions innovantes de béton à faible impact environnemental qui permettent l’obtention de performances techniques et économiques au moins équivalentes à celles des bétons traditionnels. Pour répondre à cet enjeu, l’étude de liants ternaires constitués de ciment Portland CEM I, laitier de haut fourneau et addition calcaire a été réalisée en optimisant les moyens disponibles en préfabrication pour accélérer leur durcissement : emploi d’un traitement thermique, utilisation d’activateurs chimiques et optimisation de la compacité du mélange. Le traitement thermique s’avère être le plus puissant levier d’action. Les solutions développées (matériau et procédé) permettent d’obtenir un bilan économico-environnemental meilleur que celui d’un béton témoin dont le liant est uniquement composé de ciment Portland CEM I
This study is part of the action program of the french concrete industry; it aims finding innovative solutions of concrete with low environmental impact, which allow to get technical and economic performances at least equivalent to those of the traditional concretes. To answer this issue, the study of ternary binders, made of Portland cement CEM I, blast furnace slag and limestone addition, was realized by optimizing the means that are available in precast industry to accelerate their hardening: use of a thermal treatment, use of chemical activators and optimization of the mixture’s compactness. Thermal treatment proves to be the most powerful lever of action. The developed solutions (material and process) obtain a much better economic-environmental balance compared to a control concrete whose binder is composed of Portland cement CEM I

La présente étude s’inscrit dans le programme d’actions de l’Industrie du béton ; elle a pour but de rechercher des solutions innovantes de béton à faible impact environnemental qui permettent l’obtention de performances techniques et économiques au moins équivalentes à celles des bétons traditionnels. Pour répondre à cet enjeu, l’étude de liants ternaires constitués de ciment Portland CEM I, laitier de haut fourneau et addition calcaire a été réalisée en optimisant les moyens disponibles en préfabrication pour accélérer leur durcissement : emploi d’un traitement thermique, utilisation d’activateurs chimiques et optimisation de la compacité du mélange. Le traitement thermique s’avère être le plus puissant levier d’action. Les solutions développées (matériau et procédé) permettent d’obtenir un bilan économico-environnemental meilleur que celui d’un béton témoin dont le liant est uniquement composé de ciment Portland CEM I
This study is part of the action program of the french concrete industry; it aims finding innovative solutions of concrete with low environmental impact, which allow to get technical and economic performances at least equivalent to those of the traditional concretes. To answer this issue, the study of ternary binders, made of Portland cement CEM I, blast furnace slag and limestone addition, was realized by optimizing the means that are available in precast industry to accelerate their hardening: use of a thermal treatment, use of chemical activators and optimization of the mixture’s compactness. Thermal treatment proves to be the most powerful lever of action. The developed solutions (material and process) obtain a much better economic-environmental balance compared to a control concrete whose binder is composed of Portland cement CEM I

L’écaillage de la surface du béton dû aux sels fondants est un phénomène dont les mécanismes sont relativement peu connus. Plusieurs publications et plusieurs recherches se sont penchées sur cette problématique de durabilité du béton. Encore aujourd’hui, aucune théorie prise individuellement ne permet d’expliquer entièrement les causes de ce phénomène et le rôle protecteur d’un bon réseau de bulle d’air sur les bétons qui sont dans des conditions à risque. À prime à bord, les tests sous leur forme actuelle, peuvent sembler moins bien adaptés lorsque l’utilisation de liant ternaire est préférée au liant avec seulement du ciment Portland. Cette recherche s'intéresse donc à valider la sévérité du test d’écaillage BNQ 2621-905 lorsqu’on utilise des liants ternaires. Ce projet se penche également sur l’effet du type et la durée de la cure, du type de superplastifiant utilisé, de la variation du L ̅ et de l’utilisation d’un granulat marginal sur les résistances à l’écaillage des bétons avec liant ternaire. Les travaux réalisés dans le cadre de ce projet démontrent qu’il est possible d’avoir des résultats qui satisfont la norme d’écaillage BNQ 2621-905 avec des paramètres de formulations d’un béton de type V-S avec presque tous les liants ternaires utilisés. De plus, lorsque le réseau d’air est de bonne qualité (L ̅ < 230 µm) l’utilisation de superplastifiant PCP ou PNS ne semble pas d’avoir d’effet marqué. Le facteur d’espacement, actuellement prescrit dans la norme CSA A23.1, moyen inférieur à 230 µm avec aucune valeur dépassant 260 µm permet d’obtenir de bons résultats à l’écaillage en laboratoire pour le liant C. Finalement, l’utilisation d’un granulat marginal au micro-Deval peut avoir un effet sur la quantité de débris de surface d’un échantillon soumis au gel-dégel.

L'autoplaçance, ou aptitude du béton frais à s'écouler sous l'effet de la gravité et sans apport extérieur d'énergie (vibration), est obtenue en utilisant un plus grand nombre de constituants, comparativement aux bétons traditionnels vibrés, notamment des additions minérales et au moins une addition chimique de type superplastifiant. La complexité des interactions entre les constituants conduisant à l'autoplaçance a été antérieurement démontrée et maîtrisée à la température du laboratoire. L'objectif de ce travail est de caractériser l'autoplaçance dans des conditions de température telles qu'elles prévalent en situation de temps chaud et de regarder quelles sont les conséquences de ces conditions thermiques sur les propriétés à l'état durci du béton. Le programme expérimental permet de reproduire en laboratoire les conditions d'un bétonnage par temps chaud, à la fois lors de la confection du mélange et lors de la maturation des éprouvettes de contrôle habituellement réalisées sur chantier. Les paramètres de l'étude sont donc la température initiale du béton, les moyens de maintenir l'autoplaçance obtenue à la température de 20°C (ajout d'eau ou surdosage en superplastifiant), la conservation des éprouvettes et la formulation des bétons. Les résultats obtenus montrent que les moyens de maintenir l'autoplaçance à température initiale élevée n'induisent pas de variations significatives de la compacité du béton. Il en résulte des propriétés à l'état durci identiques ou meilleures que celles mesurées à 20°C. La conservation des éprouvettes à une température élevée durant les premières 24 heures simulant des conditions non normalisées n'altère pas les propriétés. Une analyse plus fine prenant en compte la maturité, la compacité et les caractéristiques de l'hydratation (quantités d'hydrates et cinétique) permet de mettre en évidence l'intérêt d'utiliser une matrice à forte teneur en filler calcaire. Finalement, les résultats viennent confirmer ceux relevés dans la littérature, à savoir que les effets d'une température élevée ne sont pas aussi préjudiciables sur les propriétés du BAP que sur celles des bétons traditionnels vibrés. Pour autant, les recommandations existantes lors d'un bétonnage par temps chaud doivent toujours être considérées ; leur respect permet en effet d'éviter une déformation différée excessive sous chargement, observée dans cette étude pour le BAP incorporant un liant ternaire (clinker, filler calcaire et laitier) lorsqu'il est confectionné et mûri à températures élevées
The self-compacting ability, or ability of the fresh concrete to flow under the effect of gravity without external energy (vibration) is obtained by using more components in comparison with conventional vibrated concrete, including mineral additions and at least one chemical addition of superplasticizer types. The complex interactions between these components leading to the self-compactibility has been previously demonstrated and controlled at the temperature conditions in the laboratory. The objective of this work is to characterize the self-compactibility in temperature conditions prevalent in hot weather situation and to know what are the consequences of these thermal conditions on the properties of the cured concrete. The experimental program reproduced in the laboratory the conditions of hot weather concreting, during the preparation of the mixture and the maturation of control specimens which are usually done on site. The study parameters are the initial temperature of the concrete, the means to maintain the self-compacting ability obtained at a temperature of 20°C (addition of water or overdose of superplasticizer), the conservation of specimens and the concrete design. The obtained results show that the means to maintain the self-compatibility at high initial temperature does not induce significant changes in the concrete compactness. As a result, the properties in the hardened state are equal or better than those measured at 20°C. Conservation of specimens at a high temperature during the first 24 hours which simulates non-standard conditions does not alter the properties. A more detailed analysis taking into account the maturity, the compactness and the characteristics of hydration (amount of hydrates and kinetics) allows highlighting the advantages of using a matrix with a high content of limestone filler. Finally, the results confirm some literature data and show that the effects of high temperature on the properties of BAP are not as detrimental as those obtained on conventional vibrated concrete. However, the existing recommendations for hot weather concreting should always be considered, and the respect of these recommendations makes it possible to avoid excessive delayed strain under loading observed in the case of the BAP incorporating a ternary binder (clinker, limestone filler and slag) when mixed and matured at high temperature

L’étude menée s’attache à évaluer le potentiel d’activation du laitier de haut fourneau dans un liant ternaire constitué de ciment alumineux, de sulfate de calcium et de laitier. Dans ce système ternaire, le constituant majoritaire est le sulfate de calcium. Le potentiel d’un tel système n’est pas encore connu mais cette étude vise à renseigner sur les principaux avantages et limites d’utilisation. D’un point de vue des propriétés d’usage de ce liant, la prise, le durcissement rapide et la montée des résistances sont assurés par le liant ettringitique. Ensuite, et uniquement si la dessiccation est évitée, le laitier de haut fourneau réagit et dans ce cas, l’apport du laitier dans de tels systèmes est double. Il contribue à l’augmentation des performances mécaniques à moyen et long terme et à limiter l’expansion sous eau. D’un point de vue de la compréhension des mécanismes d’hydratation, une démarche expérimentale originale est mise en place et dévoile le potentiel du laitier. Elle est basée sur la comparaison des performances obtenues avec différentes cures. Le potentiel d’hydratation du laitier est amplifié lorsque le système subit un séchage puis une réhydratation. Cependant, les techniques utilisées (diffraction des rayons X et calorimétrie différentielle à balayage) ne sont pas adaptées au suivi et à la quantification de laitier consommé. Ainsi, la compréhension de l’hydratation s’appuie sur des techniques dites indirectes. Une semi-quantification par diffraction des rayons X est réalisée pour le suivi et l’évaluation de la mayénite, le sulfate de calcium (anhydre ou dihydraté), la syngénite et l’ettringite, l’analyse thermogravimétrique permet de mesurer le degré d’hydratation du système, et la porosimétrie mercure informe sur les changements microstructuraux. La plus grosse difficulté dans ces travaux a porté sur le suivi et la quantification des phases amorphes (anhydres ou hydratées), telles que le laitier, les gels de C-S-H et d’AH3, et c’est pour cette raison qu’une approche par modélisation a été mise en place afin d’identifier le rôle de chaque constituant du système ternaire [Ciment Alumineux – Sulfate de Calcium – Laitier] et particulièrement du laitier lors de l’essai de réhydratation. L’approche par modélisation permet de mieux identifier les phénomènes chimiques et physiques ayant lieu lors de l’hydratation du liant. Elle est utilisée pour expliquer les observations macroscopiques (comme les performances mécaniques) et aide à déterminer les cinétique d’hydratation dans le milieu poreux. Le modèle utilisé n’est pas encore parfaitement au point mais il a permis d’identifier les différentes séquences d’hydratation (à savoir que le liant ettringitique réagit dans les premiers instants et qu’ensuite, l’hydratation de l’anhydrite entraine la formation de gypse et l’hydratation du laitier est effective à long terme) et de confirmer que la réaction du laitier est lente
The potential of activation of a Ground Granulated Blast Furnace Slag has been evaluated into a ternary system comprising of a Calcium Sulfate as major component and a Calcium Aluminate Cement. This system is not well known and the main goal of this study is to determine its main advantages and limitations. From the usage properties point of view, fast setting and initial strengths are governed by the ettringitic binder. Then, and only if the dehydration is avoided, slag reacts. In this case, slag contributes to the increase of mechanical performances at medium and long terms and to limit the expansion under water. From an understanding point of view, the original experimental approach reveals the potential of the slag. It is based on a comparison of performances with different types of curing methods. The potential of hydration of the slag is amplified when the system is dehydrated during a few days and then rehydrated. However, slag contribution is complex to establish because analytical methods to follow-up slag consumption (such as X-ray Diffraction and Differential Scanning Calorimetry analysis) are not well adapted. So, to understand the hydration mechanisms, indirect approaches are used. Semi-quantitative methods by X-ray Diffraction to follow-up the mayenite, calcium sulfate, syngenite and ettringite, ThermoGravimetric Analysis to measure degree of hydration and Mercury Intrusion Porosimetry to identify microstructural changes have been carried. The most important difficulty concerns the identification and quantification of amorphous phases such as slag, C-S-H and AH3. That is why a modelling approach is necessary to understand the role of each compound in the ternary mixture and in particular the obvious contribution of slag during rehydration test. This modelling approach increases knowledge of the physical and chemical phenomena in this ternary binder. It is useful to explain the observed macroscopic properties such as strength and helps to determine the kinetics of hydration in porous environment. Even if this model is still under development, it has allowed identifying the sequences of hydration (ettringitic binder reacts at very initial time, then anhydrite transforms into gypsum and slag reacts at long term) and confirms therefore that the reaction of slag is slow