Hydratation DES LIANTS A BASE CIMENTAIRE

Descriptif :

La compréhension et la prédiction de l’hydratation des liants à base cimentaire est un enjeu essentiel pour une évaluation correcte du comportement des ouvrages en béton du coulage jusqu’à très long terme (comportement physico-chimique et mécanique).

Le LMDC est donc largement impliqué dans cette thématique d’une part sur la compréhension des phénomènes de réactions dans des pâtes pour lequel le ciment est de plus en plus substitué par des additions minérales (laitiers, cendres volantes, fumées de silice, métakaolin). Pour cela, on dispose d’outils de caractérisation des produits et des cinétiques de réactions (calorimètres, analyses thermiques, MEB, …).

D’autre part le LMDC développe un modèle éléments finis de prédiction de l’hydratation de ces liants composés dans les structures (effet des échanges thermiques et hydriques avec l’extérieur). Ce modèle permet notamment de simuler les interactions entre ciment et additions minérales de façon à prédire le type et la quantité d’hydrates produits ainsi que les conséquences induites (température, teneur en eau, porosité, …). Les résultats du modèle sont ensuite couplés aux modèles mécaniques (fluage et fissuration) disponibles au LMDC et adaptés aux couplages chemo-mécaniques afin de prédire le comportement des ouvrages en béton armé du coulage jusqu’à long terme. Ce modèle est couplé aux modèles de comportement mécanique et d’évolution physico-chimiques développés par ailleurs au LMDC.

Contact(s):

Laurie Buffo-Lacarrière

Personnes impliquées : (par ordre alphabétique)

Laurie Buffo-Lacarrière, Franck Cassagnabère, Martin Cyr, Gilles Escadeillas, Cédric Patapy, Jérôme Verdier, Alain Sellier

Principe du modèle d’hydratation multiphasique        (Buffo-Lacarrière 2007)

Exemple de prédiction de température et fissuration au jeune âge (structures du projet national CEOS.fr)

Calorimètre Langavant

Observation MEB (Kolani 2012)

Moyens d’investigation et de modélisation :

Moyens expérimentaux :

Caractérisation indirecte des cinétiques d’hydratation : Calorimétrie quasi-adiabatique, Calorimétrie isotherme, Mesure de quantité d’eau liée

Caractérisation des produits d’hydratation : Analyse thermiques (ATG, DSC), observations MEB et quantification par analyse d’images, DRX et quantification par Rietveld

Moyens de modélisation :

Modèle multiphasique adapté aux liants composés (Code Cast3M et Comsol)

Modèle de prédiction des propriétés poro-élastiques du béton à partir de l’hydratation de la pâte

Modèles mécaniques adaptés au couplage chemo-mécanique (Cast3M)

Titre du projet ou de la thèse

Doctorant ou Post doc

Encadrant(s)

Type de financement

Prévision et évaluation de la fissuration précoce des ouvrages en béton (thèse soutenue en oct 2007)

Laurie Buffo-Lacarrière

Alain Sellier, Gilles Escadeillas, Anaclet Turatsinze

CIFRE VINCI Construction Grands Projets

Comportement au jeune âge des structures en béton armé à base de liants composés aux laitiers (thèse soutenue en fev 2012)

Batian Kolani

Alain Sellier, Laurie Buffo-Lacarrière, Gilles Escadeillas

CIFRE VINCI Construction Grands Projets

Prédiction des propriétés poro-élastiques et de sorption d’eau en fonction du développement de la microstructure des matériaux cimentaires (thèse soutenue en dec 2012)

Pierre Souyris

Alain Sellier, Laurie Buffo-Lacarrière

ANR Mefisto

Modélisation numérique du comportement thermo hydro mécanique du béton des alvéoles de stockage de déchets radioactifs

Youssef El Bitouri

Alain Sellier, Laurie Buffo-Lacarrière

Contrat ANDRA

 

 

 

 

projets (ANR, FUI, projets européens ou régionaux…) ou groupes de travail

Intitulé

Type

Période

Projet National CEOS.fr (Comportement des Ouvrages Spéciaux : Fissuration-Retrait)

PN

2008-2012

ANR Mefisto (Maîtrise durablE des risques de FISsuration des ouvrages en béton)

ANR

2009-2012

GL ANDRA

 

2011-2014

 

 

 

articles significatifs

L. Buffo-Lacarrière, A. Sellier, G. Escadeillas, A. Turatsinze, 2007, Multiphasic finite element modelling of concrete hydration. Cement and Concrete Research, Vol. 37, n°2, pp. 131-138

B. Kolani, L. Buffo-Lacarrière, A. Sellier., G. Escadeillas, 2012, Hydration of slag blended cements. Cement and Concrete Composites, Vol. 34, n°9, pp. 1009-1018

L. Buffo-Lacarrière, A. Sellier., 2011, Chemo-mechanical modeling requirements for the assessment of concrete structure service life. ASCE Journal of Engineering Mechanics, Vol. 137, n°9, pp.625-633

Lawrence P., Cyr M., Ringot E., Mineral admixtures in mortars - Effect of inert materials on short-term hydration, Cement and Concrete Research, 33 (12) (2003) 1939-1947. doi:10.1016/S0008-8846(03)00183-2

Cyr M., Lawrence P., Ringot E., Mineral admixtures in mortars - Quantification of the physical effects of inert materials on short-term hydration, Cement and Concrete Research, 35 (4) (2005) 719-730. doi:10.1016/j.cemconres.2004.05.030

Gleize P., Cyr M., Escadeillas G., Effects of metakaolin on autogenous shrinkage of cement pastes, Cement and Concrete Composites, 29 (2) (2007) 80-87. doi:10.1016/j.cemconcomp.2006.09.005

Idir R., Cyr M., Tagnit-Hamou A., Pozzolanic properties of fine and coarse color-mixed glass cullet, Cement and Concrete Composites, 33 (1) (2011) 19-29. doi:10.1016/j.cemconcomp.2010.09.013

Idir R., Cyr M., Tagnit-Hamou A., Role of the nature of reaction products in the differing behaviours of fine glass powders and coarse glass aggregates used in concrete, Materials and Structures, 46 (1-2) (2013) 233-243. doi: 10.1617/s11527-012-9897-z

 

 

Liste des collaborations institutionnelles et industrielles : VINCI, ANDRA, SEAC,