Influence des fumées de silice sur les propriétés physiques et mécaniques des bétons et des mortiers

Abstract

Les fumées de silice sont un sous-produit de la fabrication du silicium ou de différents alliages de ferrosilicium. Cet adjuvant minéral que l'on commence à peine à utiliser dans l'industrie du béton est principalement caractérisé par son extrême finesse ainsi que par son activité pouzzolanique rapide lorsqu'il est incorporé dans des bétons ou des mortiers. L'étude que nous avons réalisée a porté sur l'utilisation des fumées de silice dans les bétons et les mortiers de ciment Portland. Nos travaux de laboratoire ont permis de préciser les propriétés physiques et mécaniques des différents bétons et mortiers obtenus lors de la réalisation de gâchées d'essai. Parmi les propriétés physiques étudiées, nous pouvons citer: la teneur en air, l'affaissement, la consistance, le rapport eau/ciment, la masse volumique et la porosité. D'autre part, nous avons étudié les variations de la résistance en compression et en flexion, des modules d'élasticité statique et dynamique, du module de torsion et du coefficient de Poisson en fonction des paramètres précédents. Une étude approfondie de ces propriétés a permis de conclure que les fumées de silice modifient grandement les caractéristiques des bétons et des mortiers tant à l'état frais qu'à l'état durci. Les fumées de silice ont pour effet d'augmenter légèrement la quantité d'eau de gâchage habituellement requise dans un béton ordinaire. Cette augmentation de la quantité d'eau de gâchage entraîne une augmentation de la porosité totale initiale. Cependant, les fumées de silice améliorent la plasticité des bétons et des mortiers frais en diminuant le phénomène de ressuage ainsi qu'en éliminant les risques de ségrégation. Finalement, les fumées de silice facilitent l'utilisation des superplastifiants en diminuant le dosage normal requis dans un béton ordinaire. Grâce à leur activité pouzzolanique, les fumées de silice permettent d'augmenter très rapidement la résistance en compression des bétons et des mortiers surtout entre 7 d et 28 d de mûrissement. Cependant, à très court terme, moins que 7 d, ainsi qu'à long terme, plus que 91 d, la progression de la résistance en compression est légèrement ralentie par la présence des fumées de silice. Il semble que l'action des fumées de silice soit plutôt effective sur la résistance en compression que sur la résistance en flexion et les différentes propriétés élastiques des bétons et des mortiers. L'activité pouzzolanique des fumées de silice permet la formation d'un nouveau type de CSH plus dense, ce qui a pour effet de réduire plus rapidement la porosité totale initiale des bétons et des mortiers. Ceci a été simultanément observé sur des essais effectués sur un porosimètre à mercure ainsi que lors de l'étude de la microstructure de spécimens examinés au microscope électronique à balayage.