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Theses Year : 2011

Local moisture distribution in a mortar paste by ex-situ and in-situ MRI : Application to the understanding of the drying process

Détermination de la distribution locale d'eau dans un mortier par IRM in-situ et ex-situ : application à la compréhension de phénomène de séchage

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Abstract

The development of high performance cementitious materials in terms of mechanical properties, sustainability and permeability requires a good understanding of their porous structure. As a non-destructive tool, Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a method of choice for studying water distribution and hydric transfer throughout the material. However, due to a pore-size distribution over a few orders of magnitude and the presence of paramagnetic impurities, MRI applied to these materials requires the use of high magnetic field gradient systems and fast acquisition rates. For this purpose, we developed two techniques. Performed ex-situ, STRAFI allows to follow the effect of temperature and humidity on the water distribution within the material but also its impact on the porous structure and thus on the material performances expected. The NMR-MOUSE TM, acting at low field and being portable, allows us to follow the drying of cementitious materials directly on-site. As such, it appears as an interesting tool for industrial use. Finally, the implementation of a method to understand multi-site exchange NMR experiments in porous media allowed us to quantify the exchange rates involved between various pores within the materials, which provides information about the porosity and connectivity of the porous structure.
L'élaboration de matériaux cimentaires aux propriétés extrêmes en termes de tenue mécanique, de durabilité, voire de perméabilité, nécessite la compréhension précise du développement de leur structure poreuse. L'aspect non destructif de l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) en fait une méthode de choix pour l'étude de la distribution et des transferts hydriques au sein de ces matériaux. Cependant, le caractère multi-échelle de ce matériau et la présence d'impuretés paramagnétiques requièrent des performances particulières en termes d'intensité de grandient de champ magnétique et de rapidité d'acquisition. C'est dans cet objectif que nous avons développé deux techniques IRM complémentaires. Le STRAF1 permet de suivre, au laboratoire, l'effet des conditions de température et d'humidité sur la distribution de l'eau à travers le matériau mais également sur l'évolution de sa structure poreuse, élément décisif pour les performances de ce dernier. La NMR-MOUSE TM, version bas champ mais portative de l'IRM, permet un suivi du séchage des matériaux cimentaires directement sur site, ce qui en fait un outil de choix dans un contexte industriel. Enfin, la mise au point d'une méthode d'analyse multi-dimensionnelle dans les milieux poreux nous a permis de mettre en évidence les constantes de temps impliquées dans l'échange de matière entre les différents types de pores présents dans le matériau, ce qui permet d'obtenir des informations sur sa porosité et la connectivité de ses pores.
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Dates and versions

pastel-00665398 , version 1 (01-02-2012)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00665398 , version 1

Cite

Maxime van Landeghem. Local moisture distribution in a mortar paste by ex-situ and in-situ MRI : Application to the understanding of the drying process. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00665398⟩
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