LERM – Notre Intranet

NOUVEAUTES à la Documentation

Mars 2014

Béton et liants hydrauliques

Généralités

 Béton : pathologies et durabilité : Cahier pratique, supplément au n° 5752 du Moniteur (21 février 2014) . – 2014. – 25 p. En ligne

 Réaction alcali-silice

 Alkali–silica reaction (ASR)—performance testing: Influence of specimen pre-treatment, exposure conditions and prism size on alkali leaching and prism expansion / Lindgård, Jan ; Thomas, M. D. A. ; Sellevold, E. J. ; Pedersen, Bard ; Andiç-Çakır, Özge ; Justnes, Harald ; Rønning, Terje F.
in Cement and Concrete Research volume 53 (novembre 2013). – Pages 68-90. En ligne

Résumé: Whether or not concrete prism tests developed for assessment of alkali–silica reactivity of aggregates might be suitable for general ASR performance testing of concrete has been evaluated. This paper discusses how variations in specimen pre-treatment, ASR exposure conditions and prism size influence the rate and amount of alkali leaching and prism expansion, together with a discussion of consequences for ASR test procedures. Furthermore, results from some complementary tests are included.
Generally, a remarkably high proportion of the in-mixed alkalis were leached out of the concrete prisms during the ASR exposure. For prisms exposed to 60 °C, the rate and amount of alkali leaching is the main controlling factor for the prism expansion. For less permeable concretes exposed to 38 °C, lack of internal moisture and lower rate of diffusion contributes to reduce the rate and extent of ASR expansion (reported in a separate paper).

Alkali–silica reaction (ASR)—performance testing: Influence of specimen pre-treatment, exposure conditions and prism size on concrete porosity, moisture state and transport properties / Lindgård, Jan ; Thomas, M. D. A. ; Sellevold, E. J. ; Pedersen, Bard ; Andiç-Çakır, Özge ; Justnes, Harald ; Rønning, Terje F.  . in Cement and Concrete Research volume 53 (novembre 2013). – Pages 145-167. En ligne

Résumé: Whether or not concrete prism tests (CPTs) developed for assessment of alkali–silica reactivity of aggregates might be suitable for general ASR performance testing of concrete has been evaluated. This paper presents the background for the choice of test procedures and results on how variations in specimen pre-treatment, ASR exposure conditions and prism size influence concrete porosity, moisture state and transport properties. Results from measurements of alkali leaching and prism expansions during the ASR exposure are presented in a separate paper, together with discussion of consequences for ASR test procedures.
For ordinary Portland cements and with water-to-cementitious-materials ratio (w/cm) 0.45 and higher it was found that the internal moisture state is sufficiently high in all the assessed procedures to produce ASR expansion. However, for less permeable concretes lack of internal moisture and lower rate of diffusion can significantly reduce the rate and extent of ASR expansion during laboratory performance testing.

A coupled mechanical and chemical damage model for concrete affected by alkali–silica reaction / Pignatelli, Rossella ; Comi, Claudia ; Monteiro, P. J. M.
in Cement and Concrete Research volume 53 (novembre 2013). – Pages 196-210. En ligne

Résumé: To model the complex degradation phenomena occurring in concrete affected by alkali–silica reaction (ASR), we formulate a poro-mechanical model with two isotropic internal variables: the chemical and the mechanical damage. The chemical damage, related to the evolution of the reaction, is caused by the pressure generated by the expanding ASR gel on the solid concrete skeleton. The mechanical damage describes the strength and stiffness degradation induced by the external loads. As suggested by experimental results, degradation due to ASR is considered to be localized around reactive sites. The effect of the degree of saturation and of the temperature on the reaction development is also modeled. The chemical damage evolution is calibrated using the value of the gel pressure estimated by applying the electrical diffuse double-layer theory to experimental values of the surface charge density in ASR gel specimens reported in the literature. The chemo-damage model is first validated by simulating expansion tests on reactive specimens and beams; the coupled chemo-mechanical damage model is then employed to simulate compression and flexure tests results also taken from the literature.

 

Ciment sulfo-alumineux

Leaching of calcium sulfoaluminate cement pastes by water at regulated pH and temperature: Experimental investigation and modeling / Berger, Stéphane ; Aouad, G. ; Cau-dit-Coumes, C. ; Le Bescop, P. ; Damidot, D.
in Cement and Concrete Research volume 53 (novembre 2013). – Pages 211-220. En ligne

Résumé: Two cement pastes, prepared with a ye’elimite-rich calcium sulfoaluminate binder containing 0% or 20% gypsum, were leached by water at regulated pH (7) and temperature (20 °C) for three months with the aim of understanding and modeling the degradation processes. The cumulative quantities of Ca2 +, OH− and SO42 − ions in the leachates increased linearly versus the square root of time, showing that leaching was controlled by diffusion. The gypsum-free material exhibited the highest decalcification rate. Examination of the solid samples after three months revealed three zones:

-the surface layer, highly porous and composed of AH3, perovskite and possibly C-(A)-S-H,
-an intermediate zone, less porous, in which several precipitation and dissolution fronts occurred, and
-the sound core.
The hydrated phase evolution along depth was accurately determined and qualitatively reproduced with a model coupling transport by diffusion and chemical reactions.

 

Ciment dépolluant

Mechanisms of NOx entrapment into hydrated cement paste containing activated carbon — Influences of the temperature and carbonation / Krou, N . J. ; Batonneau-Gener, I ; Belin, P. ; Mignard, S. ; Horgnies, M. ; Dubois-Brugger, Isabelle
in Cement and Concrete Research volume 53 (novembre 2013). – Pages 51-58. En ligne

Résumé: The NOx pollution produced by road traffic in confined volumes, such as tunnels, is an issue for public health. This work focuses on the mechanisms of NOx removal by modified cement pastes. The samples (made of pure synthetic powders or cement paste cylinders) are continuously exposed to 220 ppbv of NO and/or 110 ppbv of NO2 gas. The ability for the main hydrates (such as Ca(OH)2 and C–S–H) to trap NO2 is then quantified. After the leaching of samples, the chromatography experiments show that the adsorbed NO2 is transformed in nitrate and nitrite ions by a disproportionate mechanism. The addition of activated carbon into cement paste enhances the NO2 abatement, which is not influenced by carbonation. The NO2 abatement by the activated carbon materials is also stable between 20 and 50 °C, revealing a competition between the disproportionate reaction and the gas adsorption.

 

Contrôles non destructifs

A review of ultrasonic Coda Wave Interferometry in concrete / Planès, T. ; Larose, E.
in Cement and Concrete Research volume 53 (novembre 2013). – Pages 248-255. En ligne

Résumé: Concrete is a multicomposite material with heterogeneities ranging in size from micrometers to centimeters. At low frequency (below 50 kHz), ultrasound propagates through concrete without suffering scattering and absorption. On the contrary, above ≈ 100 kHz, the waves strongly interact with all the heterogeneities and enter a multiple scattering regime. This regime induces 1) substantial attenuation of coherent waves (direct waves and ballistic echoes), a feature that disables most conventional imaging techniques; and 2) the onset of late arrival signals that form the ultrasonic coda. An important feature of coda waves is their very high sensitivity to weak changes in the medium. Over the last years Coda Wave Interferometry (CWI) applied to ultrasound in concrete has been widely adopted in the non-destructive testing community. This article reviews several applications based on the precise processing of ultrasonic coda, in the case of thermal and/or stress and/or damage changes.

 

Stockage profond de déchets radioactifs

Influence de la décalcification de matériaux cimentaires sur les propriétés de transfert : application au stockage profond de déchets radioactifs (thèse)  / Pierlot, Céline . – Université Paul Sabatier – Toulouse 3 ; Université de Sherbooke, 2008. – 254 p. En ligne

Résumé : Les matériaux cimentaires ont été retenus afin de composer la barrière ouvragée du site français de stockage des déchets nucléaires en formation géologique profonde. Ce choix se justifie par les capacités physico-chimiques propres aux bétons : les hydrates de la matrice cimentaire (CSH) et le pH de sa solution interstitielle contribuent à la rétention des radionucléides ; d’autre part la compacité de ces matériaux limite le transport d’éléments. Il convient de s’assurer de la pérennité de cette structure pendant une durée au moins égale à celle de la vie des déchets (jusqu’à 100 000 ans). Sa durabilité a été éprouvée par l’évolution des propriétés de transfert en fonction de la décalcification de matériaux cimentaires, altération traduisant le vieillissement de l’ouvrage.
Deux modes de dégradation ont ainsi été appliqués tenant compte des différentes interactions physico-chimiques induites par la formation hôte. Le premier, de type statique, a consisté en une décalcification accélérée par le nitrate d’ammonium. Il simule l’altération de la barrière ouvragée par les eaux souterraines. La cinétique de la dégradation a été estimée par le suivi du calcium lixivié et l’avancée du front de dissolution de l’hydroxyde de calcium.
Pour évaluer l’impact de la décalcification, les échantillons ont été caractérisés à l’état sain puis dégradé, en termes de microstructure (porosité, distribution porosimétrique) et de propriétés de transfert (diffusivité, perméabilité au gaz et à l’eau).
L’influence de la nature du liant (CEM I et CEM V/A) et des granulats (calcaires et siliceux) a été observée en répétant les essais sur différentes formulations de mortiers. A cette occasion, une importante réflexion sur la métrologie de cet essai a été menée. Le deuxième mode de dégradation, dynamique, a été réalisé par un perméamètre environnemental. Il recrée les sollicitations subies par l’ouvrage lors de sa phase de resaturation post-fermeture (pression hydraulique imposée par la couche géologique et exothermicité des déchets).
Cet appareillage, basé sur le principe d’une cellule triaxiale, a permis de fixer un gradient de pression entre 2 et 10 MPa et une température de 20 à 80°C. La variation de la perméabilité à l’eau en fonction de ces deux paramètres expérimentaux, découplés et couplés, a été mesurée et reliée aux modifications microstructurales des échantillons.

 

Divers

Comment pérenniser la teinte de son béton / Baulande, François  in Bétons n° 51 (mars-avril 2014). – pp. 59-60. En ligne

Shrinkage cracking in Roman cement pastes and mortars / Wilk, Dariusz ; Bratasz, Lukasz ; Kozłowski, Roman
in Cement and Concrete Research volume 53 (novembre 2013). – Pages 168-175. En ligne

Résumé: Roman cements were key materials used in the architecture of the nineteenth and early twentieth centuries. Fine cracks, caused by restrained shrinkage during drying, are a distinct characteristic of all Roman cement stuccoes. Today, cracking has become an important barrier preventing broader acceptance of Roman cement as a material by the restoration and construction sector. Drying shrinkage and tensile properties of Roman cement pastes and mortars submitted to various curing and drying regimes were determined as key parameters controlling cracking. A higher volume of aggregate in the mortar mix and a moderate curing time produce optimum Roman cement mortars from the standpoint of reducing the risk of cracking. Fast drying produced significant microcracking due to moisture gradients and differential shrinkage across the specimens. Stress relaxation observed during the long-time loading of the materials reduced their vulnerability to cracking.

Aqueduc de la Vanne. Du béton pisé au béton pérenne (béton Coignet) / Butillon, Yann   in Bétons n° 51 (mars-avril 2014). – p. 30. En ligne

A new US procedure to determine setting period of cement pastes, mortars, and concretes / Gams, Matja ; Trtnik, Gregor
in Cement and Concrete Research volume 53 (novembre 2013). – Pages 9-17. En ligne

Résumé: The paper presents a new method to determine the transition of different cementitious materials from liquid to solid state, usually defined as a setting period. The method is based on a ratio between maximum amplitudes of two dominant frequency ranges that appear in the frequency spectrum of ultrasonic (US) P-waves, called a TG parameter. Clear and unambiguous correlation between characteristic points in the evolution of TG parameter and penetration resistance in time is established on samples with different material composition during the early hydration process. The correlation indicates that TG parameter detects the development of rigid bonds between hydrating cement particles. The ability and accuracy of the method to determine setting period is unaffected by the material composition. Non-destructive nature and insensitivity of the method to aggregate size gives it an advantage over penetration methods and other US methods in determining the setting period of cement pastes, mortars, and concretes.

 Pierres

Dessalement de matériaux poreux modèles par la méthode des compresses (thèse)  / Bourguignon, Elsa . – Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 2009. – 271 p. En ligne

Résumé : De nombreuses méthodes de traitement ont été développées pour essayer de limiter la détérioration des pierres et autres matériaux de construction traditionnels par les sels. La méthode des compresses a l’avantage d’être applicable in situ et donc utilisable dans le domaine de la conservation du patrimoine architectural. Ce traitement consiste en l’application sur le matériau contaminé par les sels d’une pâte humide appelée compresse. Pendant le dessalement, les sels sont transportés du matériau vers la compresse, puis éliminés du système lorsque celle-ci est retirée.
Bien que les compresses soient utilisées depuis longtemps de manière empirique, les paramètres contrôlant l’efficacité du dessalement ne sont pas encore bien connus. Cette étude cherche mieux comprendre le fonctionnement du dessalement d’un matériau poreux par la méthode des compresses dans le but d’améliorer l’efficacité d’un tel traitement.
Les compresses utilisées, mélanges de kaolin, de cellulose, de granulat (sable ou billes de verre) et d’eau, ont d’abord été caractérisées indépendamment de tout sel et de tout matériau pour comprendre la relation entre leur formulation et leurs propriétés. Des expériences de dessalement ont ensuite été conduites sur des matériaux poreux modèles fabriqués au laboratoire ayant une porosité et une distribution de tailles de pores contrôlées et artificiellement contaminés avec du chlorure de sodium. L’imagerie par résonance magnétique nucléaire a ensuite été utilisée pour étudier de manière non destructive la distribution spatiale de l’eau dans différents systèmes matériau poreux-compresse pendant le dessalement. En fin de séchage, l’efficacité du traitement a été évaluée par la quantification des sels contenus dans la compresse par chromatographie ionique.
Les expériences ont montré que l’efficacité du dessalement est liée au comportement au séchage des systèmes, qui semble dépendre en grande partie de la microstructure du matériau. Le comportement limite dans lequel le matériau poreux sèche quasi-entièrement avant la compresse semble être celui qui conduit à l’efficacité de dessalement la plus élevée.

Poultice characterization and MRI study of desalination of model stones : in Salt weathering on buildings and stone sculptures : proceedings from the international conference, The National museum, Copenhagen, Denmark, 22-24 October 2008  / Bourguignon, Elsa ; Bertrand, François ; Bourges, Ann ; Coussot, P. ; Shahidzadeh-Bonn, Noushine . – RILEM, 2008. – pp. 329-339. En ligne

Impact de l’humidité et des solutions salines sur le comportement dimensionnel de grès du Buntsandstein : contribution à la sélection de faciès de restauration (thèse)  / Colas, Estel . – Université de Reims, 2011. – 321 p. En ligne

Résumé : L’objectif de ce travail est d’appréhender l’altérabilité des grès en s’appuyant sur la définition de paramètres physiques pertinents. Il est appliqué à l’évaluation de grès du Buntsandstein afin de contribuer à la sélection de faciès de restauration des monuments historiques du nord est de la France et, plus particulièrement, de la cathédrale Notre Dame de Strasbourg. Pour y répondre, l’étude expérimentale comparative s’est fondée sur cinq faciès de carrière dont les sensibilités à l’altération doivent être appréciées et sur deux faciès mis en oeuvre qui ont montré des cinétiques et des états d’altération divergents. La considération de ces faciès exposés a constitué un garde fou qui permet d’apprécier la différence de tenue entre ces grès. Les caractéristiques des structures de pores et des matrices argilo-ferrugineuses impliquées dans la réponse dilatométrique des grès ont souligné la forte incidence de la quantité, de la nature et des propriétés de surface des argiles sur les comportements hydrodynamique et mécanique, à l’origine de leur fatigue. L’application de tests en laboratoire de résistance aux sels a mis en évidence l’implication des interactions minéraux-solution saline dans la réponse des grès à une contamination en NaCl et Na2SO4. La discrimination des faciès selon leur sensibilité à l’altération par les sels a pu être établie et un indice de sensibilité aux sels a été formulé. Les propriétés des matrices argileuses et la qualité des contacts de grains jouent un rôle déterminant dans la réponse des grès à l’altération par les sels.

Ciment romain

Shrinkage cracking in Roman cement pastes and mortars / Wilk, Dariusz ; Bratasz, Lukasz ; Kozłowski, Roman
in Cement and Concrete Research volume 53 (novembre 2013). – Pages 168-175. En ligne

Résumé: Roman cements were key materials used in the architecture of the nineteenth and early twentieth centuries. Fine cracks, caused by restrained shrinkage during drying, are a distinct characteristic of all Roman cement stuccoes. Today, cracking has become an important barrier preventing broader acceptance of Roman cement as a material by the restoration and construction sector. Drying shrinkage and tensile properties of Roman cement pastes and mortars submitted to various curing and drying regimes were determined as key parameters controlling cracking. A higher volume of aggregate in the mortar mix and a moderate curing time produce optimum Roman cement mortars from the standpoint of reducing the risk of cracking. Fast drying produced significant microcracking due to moisture gradients and differential shrinkage across the specimens. Stress relaxation observed during the long-time loading of the materials reduced their vulnerability to cracking.

An international perspective on the characterisation and management of residues from MSW incinerators : in Biomass and Bioenergy Volume 9, Issues 1–5, 1995  / Sawell, S. E. ; Chandler, A. J. ; Eighmy, T. T. ; Hartlén, J. ; Hjelmar, Ole ; Kosson, D. S. ; Sloot, Hans van der ; Vehlow, J. . – 1995. – pp. 377–386. En ligne

Résumé : Fully integrated municipal solid waste (MSW) management strategies around the globe include the use of incineration, either with or without energy recovery. During the late 1970’s and early 1980’s, the practice of incineration was subjected to increased scrutiny due to concerns over air emissions. As a result, the industry quickly moved to improve the design, operation and air pollution control systems of MSW incinerators to the point where emissions from modern, well operated and well maintained incinerator systems are no longer considered a threat to human health or the environment. This has resulted in a shift of concerns from air emissions to the incinerator residues.

Fondations

Vocabulaire : sol d’assise, terrassement, fondation… 10 points clés : Cahier pratique supplément au Moniteur n° 5753 du 28 février 2014  / Paulin, Michel . – Le Moniteur des Travaux Publics et du Bâtiment, 2014. – 18 p. En ligne