Etude structurale des phases siliceuses: Diagnostic de la défaillance du béton

A. Hamoudi (1), L. Khouchaf (1), P. Cordier (2)
(1) Centre de Recherche de l'Ecole des Mines de Douai, 941, rue Charles Bourseul BP. 10838 59508 Douai, France
(2) Laboratoire de Structure et Propriétés de l'Etat Solide, UMR 8008 USTL UFR de Physique Bat C6 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex France.

La défaillance des structures en béton suite à une pathologie nommée la réaction alcali-silice (R.A.S) se manifeste par des fissures, gonflement et dans des cas extrêmes par l'effondrement.
Etant donné que la cristallinité du granulat siliceux joue un rôle déterminant dans sa réactivité vis-à-vis de cette réaction (R.A.S), nous avons mis au point une approche multi-technique et multi-échelle pour l'étude du vieillissement de matériaux siliceux et hétérogènes à base de SiO2 et dans différents états : cristallin, désordonné et amorphe [1]. Dans ce travail nous avons combiné des techniques telles que la microscopie électronique à balayage, la diffraction des rayons X, l'absorption des rayons X et la résonance magnétique nucléaire pour suivre le vieillissement des phases de type SiO2.
Nous avons observé des changements structuraux à longue, moyenne et courte échelle, qui montrent un mécanisme réactionnel complexe [1,2]. La présence des cations Ca++ et K+ induit la formation de phase nanocristallines de type silicates de calcium hydratés (C-S-H). Les atomes de silicium dans ces composés présentent deux environnements locaux récemment mis en évidence [3].

REFERENCES
[1] L. Khouchaf, J. Verstraete, "Multi-technique and multi-scale approach applied to study the structural behavior of heterogeneous materials: natural SiO2 case", Journal of Materials Science, 42, 7 (2007) 2455.
[2] A. Hamoudi; L. Khouchaf; C. Depecker; B. Revel; L. Motagne; P. Cordier - "Microstructural evolution of amorphous silica following alkali-silica reaction" - Journal of Non-Crystalline Solids. In Press doi:10.1016/j.jnoncrysol.2008.07.001
[3] Flank, A, M, Karnatak R, C, Blancad, C, Esteva, J, M, Lagarde, P and Connerade, J, P (1991): Probing matrix isolated SiO molecular clusters by X-ray absorption spectroscopy. Z. Phys. D - Atoms, Molecules and Clusters 21: pp 357-366