CARACTERISATION DES PATES DE CIMENT ET DES BETONS - METHODES, ANALYSE, INTERPRETATIONS

Ce document presente les resultats obtenus pour differents betons et pates de ciment, en ce qui concerne la microstructure, les proprietes hydriques et les deformations de retrait. En particulier, des materiaux a tres hautes performances ont ete etudies (formulations avec un faible rapport eau sur ciment, contenant fumee de silice et fluidifiant). De nombreuses techniques experimentales ont ete utilisees a cet effet. Ainsi, les parametres texturaux ont ete determines par des methodes classiques d'investigation de la structure poreuse (intrusion de mercure, adsorption d'azote,.). Cependant, ces methodes sont apparues suivant les cas incompletes ou inadequates pour fournir les caracteristiques exactes du reseau poreux des pates de ciment ou des betons durcis, notamment dans le cas des materiaux a tres hautes performances. La difficulte d'acces a la porosite fine des hydrates (gel C-S-H) est essentiellement responsable des insuffisances de ces methodes. De plus, le sechage et le degazage necessaires, prealablement a la mesure, rend l'interpretation des resultats delicate. Aussi, un autre type d'experimentations plus pertinent a ete mis en oeuvre : les experiences de desorption et d'adsorption de vapeur d'eau, a partir desquelles ont ete obtenues les isothermes, c'est a dire les courbes "Teneur en Eau en fonction de l'Humidite Relative", a l'equilibre, a temperature constante (T= 23 degres C) et pour chaque chemin de desorption/adsorption. L'analyse de ces courbes n'a pas seulement fourni les parametres de texture (porosite, surface specifique B.E.T, distribution poreuse,.) dans le domaine des mesopores, non accessible par beaucoup d'autres methodes, elle a aussi permis l'etude des interactions eau/solide (epaisseur du film liquide adsorbe sur la surface solide, etat d'energie de l'eau des pores, hysteresis,.). Les cinetiques de transfert d'humidite sont tres lentes dans un tel milieu microporeux et elles sont fonction de l'epaisseur de l'echantillon teste ; l'equilibre hydrique a ete etabli apres plusieurs mois avec nos echantillons de quelques millimetres d'epaisseur. La diffusivite a ete calculee a partir des courbes de perte (ou gain) de masse en fonction du temps, pour chaque palier d'humidite relative. Au cours de ces experiences, les deformations hygrometriques ont aussi ete mesurees, afin d'evaluer le retrait de dessiccation en fonction de l'humidite relative, et de le comparer au retrait endogene. La caracterisation hydrique a ete completee par la determination de la repartition de la teneur en eau dans les eprouvettes en cours de sechage. A partir d'une large panoplie experimentale, on a obtenu une description complete de la structure poreuse, depuis les pores relatifs au gel C-S-H, jusqu'a l'echelle des macropores. On a mis en evidence les similarites et les differences, du point de vue microstructural et hydrique, entre les differents materiaux. On a ainsi quantifie l'influence des parametres de formulation tels que, par exemple, le rapport eau sur ciment ou la presence de fumee de silice. (A). (Ce document est issu de la these de l'auteur, voir fiche DIRR 131156). (Titre en anglais : Characterization of cement pastes and concretes. Methods, analysis, interpretations).