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Thèse Année : 1999

Relationship between mix design of concrete, generation of heat during hydration and compressive strength

Relations entre composition des betons, exothermie en cours de prise et resistance en compression

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Résumé

Mastering the risk of thermally induced cracking in concrete structures need to know the exothermic hydration accompanying binders, particularly in the case of binders containing cement and pozzolan (silica fume or fly ash silico -alumineuse). The works presented here have is to model this exothermic depending on the composition of the concrete, after a bibliographic study and the realization of an experimental plan, including among other many tests Calorimeters supplementing the results find in literature. In a first step, we seek to predict the final magnitude of the exothermic. For this, it was considered, depending on the composition of the concrete and the nature of the binder, the final quantities of binders capable of reacting in the hydration and the accompanying exothermic hydration of these binders; we also propose a method of calculating the thermal capacity of the concrete depending on its temperature and the progress of hydration. The model proposes a result of this step gives the final elevation of temperature of concrete with a lower average error was 2 c on the sixty concretes tested. Was then studied the heat production kinetics in concrete. It is relatively well deducted from the kinetics of cement hydration, characterized by a standard test cement, and that of the pozzolanic reaction that appeared approximately constant for a given type of pozzolan. Furthermore, the study of the participation of a pozzolan resistance of concrete in compression led to propose an improvement of an existing model which was then valid on a wide set of experimental results taken from literature. This last step was used to compare the modes of participation of pozzolan has heat production on the one hand and the resistance of the other concrete.
La maitrise des risques de fissuration d'origine thermique dans les structures en beton necessite de connaitre l'exothermie qui accompagne l'hydratation des liants, en particulier dans le cas de liants contenant du ciment et des pouzzolanes (fumee de silice ou cendre volante silico-alumineuse). Les travaux presentes ici ont consiste a modeliser cette exothermie en fonction de la composition du beton, apres une etude bibliographique et la realisation d'un plan experimental, comportant entre autres de nombreux essais calorimetriques completant les resultats trouves dans la litterature. Dans une premier temps, on a cherche a prevoir l'amplitude finale de l'exothermie. Pour cela, on a estime, en fonction de la composition du beton et de la nature des liants, les quantites finales de liants susceptibles de reagir dans l'hydratation, puis l'exothermie accompagnant l'hydratation de ces liants ; on a egalement propose un mode de calcul de la capacite thermique du beton en fonction de sa temperature et de l'avancement de l'hydratation. Le modele propose a l'issue de cette etape donne l'elevation finale de temperature du beton avec une erreur moyenne inferieure a 2 c sur la soixantaine de betons testes. On a ensuite etudie la cinetique de production de chaleur dans le beton. Celle-ci se deduit relativement bien de la cinetique d'hydratation du ciment, caracterisee par un essai standard sur ciment, et de celle de la reaction pouzzolanique qui est apparue a peu pres constante pour un type de pouzzolane donne. Par ailleurs, l'etude de la participation des pouzzolanes a la resistance en compression du beton a conduit a proposer une amelioration d'un modele existant qu'on a ensuite valide sur un large ensemble de resultats experimentaux extraits de la litterature. Cette derniere etape a permis de comparer les modes de participation des pouzzolanes a la production de chaleur d'une part, et a la resistance du beton d'autre part.
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tel-01223803 , version 1 (04-11-2015)

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  • HAL Id : tel-01223803 , version 1

Citer

Vincent Waller. Relations entre composition des betons, exothermie en cours de prise et resistance en compression. Matériaux. Ecole des Ponts, 1999. Français. ⟨NNT : 1999ENPC9909⟩. ⟨tel-01223803⟩

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