Rhéologie des pâtes et durabilité des mortiers à base des ciments métallurgiques

Abstract

Le laitier de haut fourneau (LHF) est considéré comme un déchet solide généré par l’industrie métallurgique. Il est classé selon le règlement international en tant que déchet non-dangereux, c’est la raison pour laquelle il peut être une source pertinente pour être réutilisé dans la fabrication des bétons. Jusqu’à présent, les travaux de recherche réalisés ont montré que ce type de déchets peut être utilisé en tant que sable (granulat fin) ou poudre (finement broyée) sans perturber les performances physicomécaniques du mortier ou du béton.

Néanmoins, dans la littérature, il y a peu de travaux réalisés sur l’impact de ce type de déchets sur la durabilité des mortiers ou des bétons. Nous traiterons dans la première partie de cette thèse le comportement rhéologique et mécanique des mortiers à base de Nano-Silice (NS) combinée avec du Laitier de Haut Fourneau (LHF). Une étude expérimentale a été menée avec un rapport Eau/Liant constant (E/L = 0,5) utilisé pour tous les mortiers étudiés. Afin de majorer l’utilisat ion du LHF et diminuer la consommation en clinker, les différentes teneurs (36% et 66%) de LHF et 3% de NS ont été choisies et ajoutées au Ciment Portland Artificiel (CEMI). Des tests rhéologiques ont été réalisés sur des pâtes à base de ciment et des tests mécaniques ont été réalisés sur des mortiers élaborés avec du ciment métallurgique étudié. Les résultats obtenus montrent que les pâtes à base de ciment avec 3% de NS sans LHF étaient les moins visqueuses et avaient une contrainte de cisaillement plus faible avec une maniabilité acceptable par rapport aux autres pâtes de ciment. Cependant, en présence de LHF, ces dernières deviennent plus visqueuses, ce qui rend l'écoulement plus difficile avec une contrainte de cisaillement plus élevée à l'écoulement. De plus, les résultats ont montré par rapport aux mortiers témoins à base de LHF que l'incorporation d'une faible quantité de NS dans le ciment en présence de LHF augmente remarquablement la résistance à la compression à 28 et à 90 jours. L'incorporation de 3% de NS dans les pâtes de ciment avec une teneur en LHF de 36% et 66% a donné respectivement des valeurs de résistance à la compression à 90 jours très élevées (71,70 et 56,30 MPa). NS et LHF peuvent réduire remarquablement la porosité de la matrice de ciment, et augmenter la densité de cette dernière, ce qui explique également la résistance élevée à la compression. La deuxième partie de la thèse sera consacrée à l’étude de la durabilité des mortiers à base de ciments métallurgique contenant du LHF en tant qu’ajout fin (par subst itution partielle du ciment à 66%). Des échantillons M (mortier témoin sans LHF) et L66 (mortier contenant 66% de LHF) ont été immergés dans de différents milieux agressifs en l’occurrence solution d’acide chlorhydrique et solution d’acide nitrique. Un processus de suivi de la perte de masse a été élaboré pour caractériser le comportement des échantillons M et L66 dans les deux milieux agressifs sélectionnés. En finalité, une étude complémentaire sur l’analyse de la microstructure de ces mortiers sera réalisée par les moyens d’invest igat ion (DRX et MEB)