Conclusions et Recommandations
Les désordres dus à
l'alcali-réaction, attaquant les grands ouvrages, ont suscité un
grand intérêt dans les milieux de recherches scientifiques. La
majorité des études allant dans ce sens relèvent une
tendance vers l'utilisation des ajouts minéraux comme
éléments inhibiteurs pour de telles réactions. C'est dans
ce cadre que s'inscrit notre sujet de travail de fin d'études qui
présentait comme objectif, l'utilisation des cendres volantes dans la
formulation du ciment afin de faire face aux réactions
alcali-granulats.
Pour atteindre une telle finalité on a
procédé à la préparation d'un nombre optimal,
déterminé sur la base des plans d'expériences, de
mélanges suralcanisés à différents dosages en
cendres volantes. Cette phase préparatrice a été
succédée par le lancement d'une série d'essais
d'autoclavage sur des mortiers utilisant le basalte comme granulat, et ceci
afin de déterminer l'expansion et son évolution en fonctions des
proportions des cendres volantes dans les dits mélanges.
Étant conscient de l'impact de l'ajout des cendres
volantes sur la résistance du béton, une deuxième
série d'essais a été réalisée en
parallèle avec la première.
La phase expérimentale a débauché sur des
résultats satisfaisants et répondant aux objectifs fixés.
En effet, l'utilisation des cendres volantes a donné lieu à une
diminution considérable de l'expansion du béton ; avec 50%
de cendres volantes et 50% de CBG, on est parvenu à diminuer l'expansion
de 0.15% en absolu. Cependant, l'analyse des résultats a mis en
évidence l'effet négatif, inattendu, des fillers calcaire sur
l'expansion.
Aussi efficaces qu'elles soient pour l'inhibition de
l'alcali-réaction, les cendres volantes peuvent être à
l'origine d'une baisse de la résistance du béton. Ainsi le ciment
« optimal » à préparer doit satisfaire d'une
part, aux exigences normatives en matière de résistance et
d'autre part, il doit avoir un taux minimal d'expansion (0.15%) .une
optimisation de la composition de ce ciment a été faite sur la
base de l'algorithme de simplex (solveur) :
|
Type du ciment
|
% CBG
|
% CV
|
Rc7j (Mpa)
|
Rc28j (Mpa)
|
Expansion (%)
|
|
CPZ(A) 35
|
69.9
|
30.1
|
27.64
|
38.61
|
0.081
|
|
CPZ(A)45
|
76.6
|
23.4
|
30.05
|
42
|
0.096
|
|
CPZ(B) 35
|
56.8
|
43.2
|
21.8
|
32
|
0.05
|
|
CPZ(B) 45
|
68.8
|
31.2
|
27.21
|
38.06
|
0.078
|
|
Spécial
|
35.9
|
64.1
|
10.28
|
21.42
|
0.0001
|
Tableau 21:
Récapitulatif des ciments spéciaux pour faire face à
l'alcali-réaction.
Vu la grande sensibilité des essais de notre
étude, la précision dans leur réalisation s'est
avérée primordiale et elle est toujours recommandée.
Certes, l'utilisation d'un seul granulat (basalte) nous a permis de faire
ressortir des résultats pertinents, cependant la réalisation d'un
modèle général nécessite l'utilisation de plusieurs
granulats dans des cycles d'essais de laboratoire afin de disposer d'une base
de données et un modèle beaucoup plus représentatif.
Il est aussi vivement souhaitable de mieux quantifier l'effet
des cendres volantes sur la résistance à moyen et à long
terme , par le biais d'une série d'essais appropriés servant
d'outil pour la modélisation du phénomène. Étant
donné le caractère chimico-physique de l'alcali-réaction,
la réalisation des analyses chimiques concises et poussées est
une tâche potentiellement significative pour des explications et des
interprétations plus élaborées. Notons ainsi que ces
analyses doivent être complémentées par d'autres portant
sur les caractères intrinsèques des matériaux (
densité, absorption, finesse Blaine,...) afin d'être en mesure
d'identifier, de caractériser ces matériaux et de quantifier les
interactions qui leur sont associées. Dans la même optique, il
serait souhaitable de réaliser une carte de classification des granulats
par carrière, à l'échelle nationale, en fonction de leur
réactivité.
Annexe 1 : La soude
ajoutée
|
Mélange
|
Composition
|
Na2O équivalent
|
Masse de NaOH nécessaire (g)
|
|
%CBG
|
% CV
|
% FC
|
Pourcentage
|
Masse en g
|
|
1
|
100
|
0
|
0
|
0.93
|
5.58
|
11.88
|
|
2
|
50
|
50
|
0
|
0.97
|
5.82
|
11.73
|
|
3
|
50
|
0
|
50
|
0.57
|
3.39
|
13.3
|
|
4
|
75
|
25
|
0
|
0.95
|
5.7
|
11.81
|
|
5
|
75
|
0
|
25
|
0.75
|
4.49
|
12.59
|
|
6
|
50
|
25
|
25
|
0.77
|
4.61
|
12.51
|
|
7
|
83.33
|
16.67
|
0
|
0.94
|
5.66
|
11.83
|
|
8
|
83.33
|
0
|
16.67
|
0.81
|
4.85
|
12.35
|
|
9
|
66.67
|
0
|
33.33
|
0.69
|
4.12
|
12.83
|
|
10
|
50
|
16.67
|
33.33
|
0.7
|
4.2
|
12.77
|
|
11
|
50
|
33.33
|
16.67
|
0.83
|
5.01
|
12.25
|
|
12
|
66.67
|
33.33
|
0
|
0.96
|
5.74
|
11.78
|
|
13
|
66.67
|
16.67
|
16.66
|
0.82
|
4.93
|
12.3
|
|
14
|
58.33
|
25
|
16.67
|
0.83
|
4.97
|
12.28
|
|
15
|
33.33
|
50
|
16.67
|
0.85
|
5.09
|
12.20
|
|
16
|
58.33
|
16.67
|
25
|
0.76
|
4.57
|
12.54
|
|
17
|
41.67
|
33.33
|
25
|
0.77
|
4.64
|
12.49
|
|
18
|
25
|
50
|
25
|
0.79
|
4.73
|
12.44
|
Tableau 22: La
quantité de la soude ajoutée à chaque mélange
Annexe 2 :
Résultats d'expansion
|
Mélange
|
Composition
|
Éprouvette
|
Expansion (%)
|
Ecart/moyenne (%)
|
|
% CBG
|
% CV
|
% FC
|
|
1
|
100
|
0
|
0
|
1
|
0,156
|
1,6260
|
|
2
|
0,158
|
2,8455
|
|
3
|
0,147
|
-4,4715
|
|
Moyenne
|
0,154
|
|
|
2
|
50
|
50
|
0
|
1
|
0,034
|
7,1148
|
|
2
|
0,034
|
6,1321
|
|
3
|
0,028
|
-13,5220
|
|
Moyenne
|
0,032
|
|
|
3
|
50
|
0
|
50
|
1
|
0,188
|
1,6811
|
|
2
|
0,187
|
1,3422
|
|
3
|
0,179
|
-3,0640
|
|
Moyenne
|
0,184
|
|
|
4
|
75
|
25
|
0
|
1
|
0,091
|
0,6944
|
|
2
|
0,090
|
0,0000
|
|
3
|
0,089
|
-0,6944
|
|
Moyenne
|
0,090
|
|
|
5
|
75
|
0
|
25
|
1
|
0,210
|
1,2048
|
|
2
|
0,207
|
-0,3012
|
|
3
|
0,206
|
-0,9036
|
|
Moyenne
|
0,208
|
|
|
6
|
50
|
25
|
25
|
1
|
0,088
|
1,9417
|
|
2
|
0,086
|
-0,2427
|
|
3
|
0,084
|
-1,6990
|
|
Moyenne
|
0,086
|
|
|
7
|
83,33
|
16.67
|
0
|
1
|
0,117
|
-3,6082
|
|
2
|
0,118
|
-3,0928
|
|
3
|
0,129
|
6,7010
|
|
Moyenne
|
0,121
|
|
|
8
|
83,33
|
0
|
16.67
|
1
|
0,196
|
7,5342
|
|
2
|
0,173
|
-5,4795
|
|
3
|
0,179
|
-2,0548
|
|
Moyenne
|
0,183
|
|
|
9
|
66,67
|
0
|
33.33
|
1
|
0,227
|
-2,4194
|
|
2
|
0,244
|
4,8387
|
|
3
|
0,227
|
-2,4194
|
|
Moyenne
|
0,233
|
|
|
10
|
50
|
16.67
|
33.33
|
1
|
0,108
|
-1,7143
|
|
2
|
0,110
|
0,5714
|
|
3
|
0,111
|
1,1429
|
|
Moyenne
|
0,109
|
|
|
11
|
50
|
33.33
|
16.67
|
1
|
0,061
|
4,7064
|
|
2
|
0,054
|
-6,0881
|
|
3
|
0,059
|
1,4680
|
|
Moyenne
|
0,058
|
|
|
Mélange
|
Composition
|
Éprouvette
|
Expansion (%)
|
Écart/moyenne (%)
|
|
12
|
66,67
|
33
|
0
|
1
|
0,057
|
5,3241
|
|
2
|
0,051
|
-5,0926
|
|
3
|
0,054
|
-0,4630
|
|
Moyenne
|
0,054
|
|
|
13
|
66,67
|
16.67
|
16.66
|
1
|
0,101
|
3,8442
|
|
2
|
0,102
|
5,1342
|
|
3
|
0,088
|
-9,0557
|
|
Moyenne
|
0,097
|
|
|
14
|
58,33
|
25
|
16.67
|
1
|
0,096
|
9,4787
|
|
2
|
0,084
|
-4,0284
|
|
3
|
0,083
|
-5,4502
|
|
Moyenne
|
0,088
|
|
|
15
|
33,33
|
50
|
16.67
|
1
|
0,020
|
2,5641
|
|
2
|
0,018
|
-10,2564
|
|
3
|
0,021
|
7,3718
|
|
Moyenne
|
0,019
|
|
|
16
|
58,33
|
16.67
|
25
|
1
|
0,116
|
5,2830
|
|
2
|
0,118
|
6,9811
|
|
3
|
0,097
|
-12,2642
|
|
Moyenne
|
0,110
|
|
|
17
|
41,67
|
33.33
|
25
|
1
|
0,051
|
0,4902
|
|
2
|
0,050
|
-1,9608
|
|
3
|
0,052
|
1,7157
|
|
moyenne
|
0,051
|
|
|
18
|
25
|
50
|
25
|
1
|
0,008
|
-9,6386
|
|
2
|
0,009
|
12,9518
|
|
3
|
0,008
|
-2,1084
|
|
moyenne
|
0,008
|
|
Tableau 23:
Résultats détaillés de l'Expansion
|
Mélange
|
CBG
|
CV
|
FC
|
Expansion mesurée
|
Linéaire
|
Quadratique
|
Spécial cubique
|
|
1
|
100
|
0
|
0
|
0,154
|
0,174
|
0,155
|
0,152
|
|
2
|
50
|
50
|
0
|
0,032
|
0,002
|
0,069
|
0,033
|
|
3
|
50
|
0
|
50
|
0,184
|
0,194
|
0,194
|
0,190
|
|
4
|
75
|
25
|
0
|
0,09
|
0,088
|
0,112
|
0,093
|
|
5
|
75
|
0
|
25
|
0,208
|
0,184
|
0,206
|
0,210
|
|
6
|
50
|
25
|
25
|
0,086
|
0,098
|
0,097
|
0,085
|
|
7
|
83,33
|
16,67
|
0
|
0,121
|
0,117
|
0,127
|
0,112
|
|
8
|
83,33
|
0
|
16,67
|
0,183
|
0,181
|
0,196
|
0,200
|
|
9
|
66,67
|
0
|
33,33
|
0,233
|
0,188
|
0,209
|
0,212
|
|
10
|
50
|
16,67
|
33,33
|
0,109
|
0,130
|
0,122
|
0,114
|
|
11
|
50
|
33,33
|
16,67
|
0,058
|
0,066
|
0,080
|
0,062
|
|
12
|
66,67
|
33
|
0
|
0,054
|
0,060
|
0,098
|
0,073
|
|
13
|
66,67
|
16,67
|
16,66
|
0,097
|
0,124
|
0,138
|
0,099
|
|
14
|
58,33
|
25
|
16,67
|
0,088
|
0,095
|
0,109
|
0,073
|
|
15
|
33,33
|
50
|
16,67
|
0,019
|
0,009
|
0,022
|
0,088
|
|
16
|
58,33
|
16,67
|
25
|
0,11
|
0,127
|
0,133
|
0,103
|
|
17
|
41,67
|
33,33
|
25
|
0,051
|
0,070
|
0,061
|
0,091
|
|
18
|
25
|
50
|
25
|
0,008
|
0,012
|
0.0001
|
0,173
|
Tableau 24:
Comparaison des valeurs calculées et celles mesurées de
l'expansion
Annexe 3 : La
résistance à la compression
Mélange
|
Composition
|
Rc2j (Mpa)
|
Rc7j(Mpa)
|
Rc28j(Mpa)
|
|
1
|
100%CBG
|
30,19
|
35,88
|
51,56
|
|
30,06
|
33,19
|
52,00
|
|
30,06
|
37,13
|
51,50
|
|
30,63
|
38,50
|
53,63
|
|
29,75
|
36,31
|
55,06
|
|
29,75
|
35,31
|
51,38
|
|
Moyenne
|
30,07
|
36,05
|
52,52
|
|
7
|
83,33CBG+16,67CV
|
23,44
|
31,19
|
43,56
|
|
25,00
|
31,44
|
50,69
|
|
24,19
|
32,31
|
51,38
|
|
22,81
|
32,25
|
47,44
|
|
24,31
|
29,75
|
37,44*
|
|
24,06
|
32,63
|
49,81
|
|
Moyenne
|
23,97
|
31,59
|
48,58
|
|
4
|
75CBG+25CV
|
23,63
|
28,19
|
38,19
|
|
21,56
|
29,56
|
39,38
|
|
21,50
|
30,19
|
41,31
|
|
22,44
|
29,00
|
41,25
|
|
21,06
|
29,38
|
40,81
|
|
23,06
|
30,19
|
40,13
|
|
Moyenne
|
22,21
|
29,42
|
40,18
|
|
12
|
66,67CBG+33,33CV
|
18,63
|
26,69
|
38,44
|
|
16,81
|
26,69
|
33,69*
|
|
17,50
|
26,94
|
39,75
|
|
18,19
|
28,63
|
40,31
|
|
17,56
|
28,06
|
36,44
|
|
18,50
|
25,00*
|
40,31
|
|
Moyenne
|
17,86
|
27,40
|
39,05
|
|
2
|
50%CBG+50%CV
|
13,00
|
18,88
|
26,69
|
|
12,63
|
18,50
|
28,56
|
|
11,94
|
18,88
|
28,00
|
|
14,44
|
18,69
|
26,75
|
|
13,94
|
18,19
|
26,63
|
|
14,63
|
18,69
|
27,75
|
|
Moyenne
|
13,43
|
18,64
|
27,40
|
|
6
|
50CBG+25CV+25FC
|
15,13
|
20,69
|
28,44
|
|
14,25
|
18,88
|
28,75
|
|
13,63
|
20,50
|
26,81
|
|
14,44
|
19,31
|
29,19
|
|
13,94
|
20,50
|
27,56
|
|
14,63
|
20,69
|
28,56
|
|
Moyenne
|
14,33
|
20,09
|
28,22
|
Tableau 25 :
Résultats détaillés de la résistance à la
compression à 2, 7 et à 28jours
(*) : Ces valeurs sont rejetées car elles
s'éloignent de la réalité.
Annexe 4 : La
résistance à la traction
|
Mélange
|
Composition
|
Rt2j (Mpa)
|
Rt7j(Mpa)
|
Rt28j(Mpa)
|
|
1
|
100%CBG
|
5,15
|
6,90
|
9,01
|
|
5,03
|
6,90
|
8,78
|
|
5,50
|
6,20
|
8,54
|
|
Moyenne
|
5,23
|
6,67
|
8,78
|
|
7
|
83,33CBG+16,67CV
|
4,68
|
6,08
|
8,19
|
|
4,80
|
5,85
|
9,01
|
|
4,56
|
7,25
|
7,96
|
|
Moyenne
|
4,68
|
6,40
|
8,39
|
|
4
|
75CBG+25CV
|
4,68
|
6,08
|
7,96
|
|
4,80
|
6,44
|
8,78
|
|
4,56
|
5,97
|
8,07
|
|
Moyenne
|
4,68
|
6,16
|
8,27
|
|
12
|
66,67CBG+33,33CV
|
4,10
|
5,73
|
8,31
|
|
4,33
|
5,50
|
7,96
|
|
4,10
|
5,62
|
7,96
|
|
Moyenne
|
4,17
|
5,62
|
8,07
|
|
2
|
50%CBG+50%CV
|
3,51
|
4,21
|
5,15
|
|
2,93
|
3,98
|
5,03
|
|
3,04
|
4,68
|
5,50
|
|
Moyenne
|
3,16
|
4,29
|
5,23
|
|
6
|
50CBG+25CV+25FC
|
3,16
|
4,33
|
6,44
|
|
3,39
|
4,56
|
7,25
|
|
3,28
|
4,68
|
5,62
|
|
Moyenne
|
3,28
|
4,52
|
6,44
|
Tableau 26 :
Résultats détaillés de la résistance à la
traction à 2, 7 et à 28 jours
Annexe 5 :
Modélisation de la résistance en traction et en
compression
I/ Résistance à la compression à 2
jours :
1/ Validité des modèles :
|
Source
|
somme des carrés
|
DL
|
Carré moyen
|
F
|
Prob>F
|
|
Linéaire
|
1045.79
|
1
|
1045.79
|
1549.53
|
< 0.0001
|
|
Quadratique
|
0.24
|
1
|
0.24
|
0.35
|
0.5605
|
|
cubique
|
0.13
|
1
|
0.13
|
0.19
|
0.6692
|
|
Résiduelle
|
18.52
|
26
|
0.71
|
|
|
Tableau 27:
Recherche du biais (Rc2j)
|
Source
|
Std,Dev
|
R²
|
R² ajusté
|
R² prédit
|
|
Linéaire
|
0.82
|
0.9823
|
0.9816
|
0.9806
|
|
Quadratique
|
0.83
|
0.9825
|
0.9812
|
0.9806
|
|
Cubique
|
0.84
|
0.9826
|
0.9806
|
0.9782
|
Tableau 28: Test de
fiabilité (Rc2j)
2/ Modélisation
|
|
