[Thesis defense] Mahmoud Nacer-eddine Hamdadou ‘Étude du comportement des matrices cimentaires à base de matériaux recyclés du jeune âge à long terme’

Composition of the jury :

M. Smail HADDADI, Professeur des universités, USTHB (Algérie)  
M. Abdelhak KACI, Maitre de conférences HDR, Université Cergy Pontoise
M. Othman OMIKRINE-METALSSI Chargé de recherche HDR, Université Gustave Eiffel
M. Walid DEBOUCHA, Maitre de conférences, Université de Montpellier
Mme. Khadra BENDJILLALI, Professeure des universités, UAT Laghouat (Algérie)
M. Ali-nordine LEKLOU, Professeur des universités, Nantes Université
Mme. Karima ARROUDJ Professeure des universités, USTHB
M. François BIGNONNET, Maitre de conférences, Nantes Université 
M. Harifidy RANAIVOMANANA, Maitre de conférences, Nantes Université    

Abstract :

Le réchauffement climatique de la planète est un phénomène global caractérisé par une augmentation des températures due aux gaz à effet de serre. Le secteur du bâtiment et celui des  travaux publics, par leur utilisation intensive du béton, contribuent fortement aux émissions de dioxyde de carbone, ce qui le rend parmi les responsables du réchauffement climatique. Par ailleurs, l’emploi de granulats naturels dans le béton contribue à l’épuisement des ressources naturelles non renouvelables. La préservation de l’environnement pour les générations futures nécessite donc une gestion durable des ressources naturelles et la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

La substitution partielle du clinker dans le ciment par des fines ou des poudres recyclées issus du concassage de bétons de déconstruction s’inscrit dans ce contexte. L’étude des propriétés de ces nouveaux matériaux cimentaires est nécessaire pour permettre leur utilisation dans l’avenir. Cette piste est explorée dans ce travail de thèse pour atteindre cet objectif.

Pour ce faire, le présent travail est divisé en trois sections : une étude expérimentale à court terme, et à long terme, ainsi que une modélisation multi-échelle. La première partie vise à étudier l’impact du remplacement partiel du ciment Portland par la poudre recyclée sur la cinétique d’hydratation, et  l’influence de cette poudre sur les propriétés mécaniques et de transfert à court terme. Les résultats montrent que la cinétique d’hydratation des mélanges à base de la poudre recyclée est comparable au mélanges à base de filler calcaire, et le remplacement de ciment par la poudre recyclée génère moins de chaleur d’hydratation. La seconde partie concerne la modélisation micromécanique à l’échelle de la pâte de ciment et du mortier, en adaptant un modèle existant dans la littérature pour intégrer l’effet des additions, pour mieux comprendre l’impact de la poudre recyclée sur l’hydratation et sur les propriétés mécaniques en comparaison avec les résultats expérimentaux de la première partie. Le modèle montre une bonne corrélation avec les données expérimentales, en particulier pour la pâte de ciment et le mortier de référence. Cependant pour certains mélanges à base d’additions, il présente une tendance à sur- ou sous-estimer le module de Young dynamique. Enfin, la dernière section comprend une étude à long terme de l’impact de la poudre recyclée sur la durabilité des matériaux cimentaires, vis-à-vis du risque de formation d’ettringite différée, en utilisant deux ciments de type CEM I : un riche en aluminates et l’autre pauvre en aluminates. Les résultats montrent que la substitution de la poudre recyclée dans un ciment riche en aluminates accélère la cinétique d’expansion et la formation de l’ettringite différée. De plus, les mélanges à base de ciment riche en aluminates sont plus vulnérables à la formation de l’ettringite différée quel que soit le taux de sulfates dans le mélange.