Mechanical Strengths of Self-Compacting Mortars Prepared with the Pozzolanic Cement in Aggressive Environments

Authors: M. Saidi, I. Djefour, F. Ait Medjber, A. Melouane, A. Gacem

Abstract:

The objective of this research is to study the physical and mechanical properties and durability of self-compacting mortars prepared by substituting a part of cement up to a percentage of 30% pozzolan according to different Blaine specific surface area (SSB1=7000 cm²/g and SSB=9000 cm²/g)). Order to evaluate durability, mortars were subjected to chemical attacks in various aggressive environments, a solution of a mixture of nitric acid and ammonium nitrate (HNO₃ + NH₄NO₃) and a magnesium sulfate salt solution (MgSO₄)) with a concentration of 10%, for a period of one month. This study is complemented by a comparative study of the durability of mortars elaborated with sulphate resistant cement (SRC). The results show that these mortars develop long-term, mechanical and chemical resistance better than mortars based Portland cement with 5% gypsum (CEM 1) and SRC. We found that the mass losses are lowest in mortars elaborated with pozzolanic cement (30% substitution with SSB₂) in both of chemical attack solutions (3.28% in the solution acid and 1.16% in the salt solution) and the compressive strength gains of 14.68% and 8.5% respectively in the two media. This is due to the action of pozzolan which fixes portlandite to form hydrated calcium silicate (CSH) from the hydration of tricalcic silicate (C₃S).

Keywords: Aggressive environments, durability, mechanical strengths, pozzolanic cement, self-compacting mortar.

Digital Object Identifier (DOI): doi.org/10.5281/zenodo.1340088

References:

[1] R. Dupain, R. Lanchon, J-C. Saint Arroman, Caractérisation desmatériaux de génie civil par les essais de laboratoire, Edition casteilla 2004.
[2] M Venuat, La pratique des ciments, mortiers et bétons – Tome 1 «Caractéristiques des liants et des bétons, mise en œuvre des coulis et mortiers» - édition2 – Collection Moniteur. – 277p-1989.
[3] William. D, Callister. Jr, “Science et génie des matériaux” modolu Editeur, 2001.
[4] F. De Larrard, "Construire en béton", presses de l’école nationale des ponts et chaussées “ ISBN 2-85978-366-0, 2002
[5] A.M. Neville “Propriétés des bétons”, traduit par le CRIB, Edition Eyrolles, Paris, 2000.
[6] G. Dreux, J. Festa. “Nouveau guide du béton et de ses constituants.” Huitième édition eyrolles 2002, p32-38.
[7] P.C. Aitcine, “Béton de haute performance”, Edition Eyrolles, 2001, pp, 134: 171, 175: 193.
[8] Boynton, Robert S. “Chemistry and Technology of Lime and Limestone. Second Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1980.
[9] Miller E. W, “Blended cements - Applications and implications”, Cement and Concrete Composites “, Vol. 15, No. 4, PP. 237-245, 1993.
[10] Y. Senhadji, “L'influence de la nature du ciment sur le comportement des mortiers vis-à-vis des attaques chimiques” (acides et sulfatiques) (Mémoire de Magister- USTMB d'Oran -2006).
[11] N.F. MacLeod, “l’emploi d’ajouts cimentaires dans les revêtements de chausséeen béton exposés aux cycles de gel-dégel et aux produits chimiques de déglaçage”, Cement Association of Canada Par, ing. Mars 2005 page 10-12.
[12] A. Lobet, "Influence des paramètres de composition des matériaux cimentaires sur les propriétés de transfert" Thèse doctorat INSA Toulouse, 2003.
[13] C. Shi “These overview on the activation of reactivity of natural pozzolan”, Canadian Journal of Civil Engineering. Rev. can. génie civ. 28(5): 778-786 (2001).
[14] G. Midgleyh and J.M. Illston, “The penetration of chlorides into hardened -cement pastes”, Cem, Concr, Res », 1984, 14, 4, 546-558.
[15] L. Hanle, P. Maldonado, E. Onuma, M. Tichy et G. Hendrik, v. Oss, “Emissions de L’industrie Minerale “, Volume 3: Procédés industriels et utilisation des produits, Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre.
[16] FD P 18-011, "Fascicule de documentation: Définition et classification des environnements chimiquement agressifs".
[17] S. Boualleg, "Effet des milieux agressifs sur les caractéristiques de durabilité des bétons et des matrices cimentaires", mémoire de magistère, Université de Mohammed Boudiaf de M’sila, soutenu le 28/09/2004.
[18] V. Hungnguyen, “Couplage Dégradation Chimique -Comportement en compression du Béton," Doctorat de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 2005.
[19] M. Rissel Khelifa, “Effet de l’attaque sulfatique externe sur la durabilité des bétons auoplaçants”, thèse en cotutelle, 20 juin 2009, université d’oléans-université de canstantine.
[20] Association Française de la Connaissance et de l'Application des Normes, “Actualité technologique et scientifique, Les ciments," http://www.techno-science.net/
[21] J. Klaus, K. Aulis, S. Kai, E. Nordenswan, “The Effects of Cement Variations on Concrete Workability”, Nordic Concrete Research, publication n° 26-3.
[22] J-P. Olivier, A. Vichot, "La durabilité des bétons", presses de l’école nationale des ponts et chaussées, ISBN 2-85978-184-8(2e édition), avril 2008.
[23] NF EN 206-1-, partie 1, "Spécification, performances, production et conformité du béton" février 2001.