Tools of characterization and analysis of the behavior of ciment based matérials subjected to freeze-thaw cycles in the presence of salts

Outils de caractérisation et analyse du comportement des matériaux cimentaires soumis à des cycles de gel-dégel en présence de sels

Sébastien Bouteille (1, 2)

1 navier umr 8205 - Laboratoire Navier
2 Physique des milieux poreux

A concrete submitted to freeze-thaw cycles may undergo damages generally identified under two forms. On one hand, the internal frost affects the whole volume of the concrete. It can resul in generalized microcracks into the ciment paste. The sensibility of a common concrete to this deterioration can be decreased by the presence of a network of air bubbles within the ciment paste. On the other hand, the scaling, is a surface deterioration generaly quantified by the loss of mass from the exposed surface. The scaling is strongly influenced by the presence of a solution and its concentration in salts (generally some sodium chloride), over the exposed concrete surface. When a common concrete is not correctly formulated to resist this environment, its degradation can penalize the exploitation of the concerned structure in expected conditions of services. Laboratory tests exposing bodies of concrete to accelerated freeze-thaws cycles, allow to estimate the concrete resistance when exposed to these two kinds of deteriorations. The scientific community agrees on the internal frost laboratory test and on the protective aspect of a network of air bubbles. But the scaling is still approached by experimental procedures which do not make consensus and have little evolved since the middle of the 1990s (...)

Un béton exposé à des cycles de gel-dégel peut subir des dégradations généralement identifiées sous deux formes. Le gel interne, d’une part, qui affecte le coeur du matériau et peut aboutir à une microfissuration généralisée de la pâte cimentaire. La sensibilité d’un béton courant à ce mode de détérioration peut être diminuée par la présence d’un réseau de bulles d’air au sein de la pâte cimentaire. L’écaillage, d’autre part, qui est une détérioration de surface. Cette dernière est le plus souvent quantifiée par la perte de masse sur la surface exposée. Cette forme de dégradation est fortement influencée par la présence d’une solution aqueuse proche de la surface de béton exposée et de sa concentration en sels fondants (généralement du chlorure de sodium). Lorsque la formulation d’un béton courant n’est pas adaptée pour résister à ce type d’environnement, les dégradations liées au gel interne et à l’écaillage peuvent pénaliser l’exploitation de l’ouvrage concerné dans des conditions de services attendues. Des essais laboratoire, exposant des corps d’épreuve en béton à des cycles de gel-dégel accélérés, permettent d’évaluer la résistance d’un béton face à ces deux formes de détériorations. La communauté scientifique s’accorde sur les essais permettant de caractériser la détérioration par le gel interne et l’aspect protecteur d’un réseau de bulles d’air. Par contre, l’écaillage est encore abordé par diverses procédures expérimentales qui ne font pas consensus et ont peu évolué depuis le milieu des années 1990 (...)

Mots clés: Concrete; Freez-thaw cycles; Concrete durability; Frost and scaling resistance; Chlorides; Frost deterioration

Mots clés: Béton; Cycles de gel-dégel; Durabailité de béton; Résistance au gel et à l'écaillage; Chlorures; Détrioration par le gel

Domaines: Autre

Sébastien Bouteille. Outils de caractérisation et analyse du comportement des matériaux cimentaires soumis à des cycles de gel-dégel en présence de sels. Autre. Université Paris-Est, 2013. Français. ⟨NNT : 2013PEST1024⟩. ⟨pastel-00872934⟩