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Transferts dans les materiaux cimentaires

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Author: Jean-Pierre Ollivier, INSA Toulouse, M2R

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    250

    300

    350

    400

    450

    500

    0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

    Na et Cl, NP

    Na, Fick

    Cl, Fick

    c

    (

    m

    o

    l

    /

    m

    3

    )

    x (cm)

    " #$%%!! = ! !#!"// -0@5/ !!% !

    VT!

    !!# '(c

  • '# ! 7%%! ((!!%!"& # ((!!(%%(%%!%%(%/(c

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    3.5

    0 1000 2000 3000 4000 5000

    Cl- concentration upstream (mol/m3)

    D

    F

    i

    c

    k

    ,

    C

    l

    -

    (

    1

    0

    -

    1

    2

    m

    2

    /

    s

    )

    Experiments

    Determined from MsDiff and Eq. 7.1

    Intrinsic diffusion coefficient used in MsDiff

    %!(A,B!/(c (

  • %!(!(( ! !/(c (
  • #9' #)! #$!"(

    !(c+>.+,?,Q+0&,+

    D

    +,+5

    0,+5

    5,+5

    8,+5

    V,+5

    _,+5

    D 0DD 8DD _DD GDD

    !JAT!B

    (

    c

    +

    >

    .

    +

    ,

    ?

    A

    0

    ,

    +

    B

    Q+V+0Q+V[+0

    Q(!+V 7#! 7#'!&!

    !!(%%(%%!%%(%

  • ## 7!(
  • 00,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    0 50 100 150 200 250 300 350time (h)

    g

    a

    i

    n

    o

    f

    C

    l

    -

    (

    g

    )

    i

    n

    t

    h

    e

    a

    n

    o

    d

    i

    c

    s

    i

    d

    e

    0.32 Downstream

    0.32PM Downstream

    " #!"# !">9= @-D/50?

    !!(%%(%%!%%(%

    7#'!(

  • !!(%%(%%!%%(%

    7#'!(

    D/DD.DD

    +/DD,+0

    0/DD,+0

    5/DD,+0

    8/DD,+0

    %

    %

    (

    %

    %

    !

    (

    %

    %

    (

    >

    0

    @

    ?

    6 /^+0,+5 +/5D,+0 5/D_,+0 0/_^ ,+0

    D/50 D50 D/VV DVV

  • !"# !$

    %

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    %

    #" !"# !

    '($

    = Y&(

    H //

    %!"#!O ! = 7 d (' 7##(!(

  • 00,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    0 50 100 150 200 250 300 350time (h)

    L

    o

    s

    s

    o

    f

    C

    l

    -

    (

    g

    )

    i

    n

    t

    h

    e

    c

    a

    t

    h

    o

    d

    i

    c

    s

    i

    d

    e

    0.32 Upstream

    0.32PM Upstream

    " #!"# !">9= @-D/50?

    !!(%%(%%!%%(%

    7#'!(

  • #!"

    0

    @

    ?

    6 ^/+0,+5 +/5D,+0 5/D_,+0 0/_^,+0

    # ^/+8,+5 +/0^,+0 0/FD,+0 0/05,+0

    D/50 D50 D/VV DVV

  • 1
  • !!(%%(%%!%%(%

    :!)!"#

    0

    1E-12

    2E-12

    3E-12

    4E-12

    5E-12

    6E-12

    7E-12

    8E-12

    9E-12

    1E-11

    20 40 60 80 100 120rsistance mcanique en compression (MPa)

    c

    o

    e

    f

    f

    i

    c

    i

    e

    n

    t

    d

    e

    d

    i

    f

    f

    u

    s

    i

    o

    n

    e

    f

    f

    e

    c

    t

    i

    f

    (

    m

    /

    s

    ) [TANG 92] [ROL 92] [YSS 95]

  • 05

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    0,25 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85E/C

    D

    C

    l

    [

    1

    0

    -

    1

    2

    m

    2

    /

    s

    ]

    OPCSiFAFA+Si

    !!(%%(%%!%%(%

    7#'

  • !!(%%(%%!%%(%

    4##!R (% S )!##@

    7#'

  • !!(%%(%%!%%(%

    (Q3/(#( #7!((

  • 7#'

    !!(%%(%%!%%(%

    )

    $$

    +

    ==

    (4 o/0DD+

    ( $!(! #

  • !!(%%(%%!%%(%

    1,0E-13

    1,0E-12

    1,0E-11

    1,0E-10

    0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70E/C

    D

    e

    (

    H

    T

    O

    )

    (

    m

    /

    s

    )

    CPA CLC >*?>?

    7#'(

  • !!(%%(%%!%%(%

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    1,4

    1,6

    1,8

    2

    0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

    Teneur volumique en granulat

    D

    e

    (

    1

    0

    -

    1

    2

    m

    2

    /

    s

    )

    Mortiers E/C=0,32Btons E/C=0,32

    7#'9 >0DD5?

    %!(!&!

  • +, 9%%!)! !#!"

    0\ %%!(

  • 8, (,

    !"4#7(= ($

    %%!>##(

  • "$(#
  • #( #((;

    (

  • 74(/7)!(9= (7##)!!"((

    d (Q )! (

  • @! )!!= 2##,+

    "

    (

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    +

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    7d $

    Q/

    (

    (#( %"/# 7

  • :!)!!((
  • )! (

  • )! (

  • 7#'

    (,

  • :!)!!(!(! $

    D/D.DD

    +/D,D^

    0/D,D^

    5/D,D^

    8/D,D^

    V/D,D^

    D +D 0D 5D 8D VD

    #AT!B

    (

    (

    !

    !

    A

    @

    5

    B

    , &9.9(!"

    )!#

    M atriau Kd [m 3/kg]Ciment CPA-CEM I 0,12 .10-3 0,12.10-3

    M ortier normalis 0,55 .10-3 0,12.10-3

    M lange Sable + PCD 0,92 .10-3 0,12.10-3

    Sab le s iliceux 1,25 .10-3 0,12.10-3

    Q/ Z((

    ==

    7(9(!")!(#!

    7#'H

    (,

  • )!#

    D

    0,+D

    8,+D

    _,+D

    G,+D

    +,D^

    +/0,D^

    +/8,D^

    D 0D 8D _D GD +DD +0D +8D +_D

    #AT!B

    (

    (

    !

    !

    A

    @

    B

    &9. ,9(!"

    7#'H

    (,

  • (##!O(#( #()! 7)!(!

    ## 7!!((

  • %!((!#9

    " #$ 9# +_X ! )!-005Dc&@ 5

    !#!(! > ?c&@ +DVV/DZ(( 55

    Q/ ===

    "

    (

    Espceionique

    Nombre decharge

    Coefficient dediffusion

    Concentration dela solution

    contaminante

    Concentration dela solution porale

    1 +1 0.31 0.83 02 -1 1 1 0.173 +1 0 .21 0.04 0.044 +1 0.29 0.13 0.13

    9

    !$

    3,

    (,

  • 00,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1

    0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

    #(+/(#(+/(#(0/(#(0/(

    '

    (

    (

    #

    .

    3,

    7#'H

    (,

  • D+

    0

    5

    8

    V

    _

    F

    D D/0 D/8 D/_ D/G +

    #(+/(

    #(+/(

    (

    (

    "

    (-(

    (-(.(Q

    7#'H

    (,

  • +, 9%%!)! !#!"

    0\ %%!(

  • #(#(

  • #(#(

  • #(#(

  • #(#(#

    (

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    "%(?((>(("

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    "%(?>"

    // // // ?/">/

    /(

  • 00.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    0 5 10 15 20 25Depth, mm

    C

    h

    l

    o

    r

    i

    d

    e

    c

    o

    n

    t

    e

    n

    t

    ,

    m

    a

    s

    s

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    +=?>8

    "%(?>"

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    +=?>8

    "%(?>"

    // // // ?/">/

    #%!7T!

    #(#(

  • D(t)

    0.01

    0.1

    1

    10

    0.01 0.1 1 10 100

    Exposure time [years]

    D

    a

    p

    p

    /

    D

    0

    uuu

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    1.4

    0 0.01 0.02 0.03Depth [mm]

    C

    h

    l

    o

    r

    i

    d

    e

    [

    %

    o

    f

    b

    i

    n

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    e

    r

    ]

    C(t1)C(t2)

    +

    0

    7#'/0DDD

    #(#(?

    ! #T! >(! %&?#'%%!7 !##)!(" u

  • 7()! !/(# ! , #'(?

    #(#(

  • #(#(

  • #(#((?#(@-D/8?"# = 7! >+8,+G&@?#_>?/_/0V>T!?/_/V># 9?

    %%!( #!!(n! !(

  • #(#(

    D/D

    D

    =

    7#' >0DD5?$ -88c ,+ #!9*

    %5_V,$D -5Vc ,+

    1 &(

  • #(#(((?

    #-%>"?

    -%>"?

    (-%>"?

  • #(#(

  • #(#(

  • #(#(

  • #(#(?

    1 #!!(# ' (!"= s!!9

    Histogram D - leeward side (north)

    0102030405060708090

    100

    0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8Interval (Diffusion coefficient 10 1^2 m2/s)

    F

    r

    e

    q

    u

    e

    n

    c

    y

    0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%

    FrekvensKumulativ %

    " #9!!(%%(%%!>#[ 44! ?

    7#'&

  • #(#(

  • #(#(

  • #(#(

  • #(#(?

  • #(#(?

    %!(>?

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

    x (cm)

    c

    (

    m

    o

    l

    /

    m

    3

    )

    Na, D(t)K, D(t)OH, D(t)Na, D_Cl=cst, age 28 daysK, D_Cl=cst, age 28 daysOH, D_Cl=cst, age 28 days

  • #(#(?

    %!(>?

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

    x (cm)

    c

    (

    m

    o

    l

    /

    m

    3

    )

    Dcst, mature concreteD(t)Dcst, age 28 days

  • #(#(?

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    5000

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

    x (cm)

    c

    (

    m

    o

    l

    /

    m

    3

    )

    free chloride, model total chloride, modeltotal chloride, expwater soluble chloride, exp

  • #(#(?

    0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

    x (cm)

    [

    C

    l

    ]

    /

    [

    O

    H

    ]

    D(t), 200 days

    DCl = cst, measured at 28 days,200 daysthreshold

  • +, 9%%!)! !#!"

    0\ %%!(

  • (!(!(%%%( %%!%%(%

    ' #)!

    1 7(+^80?$

    1 &!>0DDD?$

    1 &HH >+^^G?$

    1 '[>+^^_?$

    #

    =

    ?##>

    =

    ?#^V/^>+5

    3&+D5/0 =W#!3

    +

    +

    =

    ,

    ( ) +=

    +

  • (!(!(%%(%%!%%(%

    # '7

  • (!(!(%%(%%!%%(%

    $/,-$/,-$$

    $. 1)

    1

    1

    ++=

    3 %(73)!3>"?-+#!"KD3>"?-D#!"D

    G/D+/FD/DD5FVD/DDDDV+D

    8/D+/FD/DDFVD/DDD+_

    +/55+/FD/D00VD/DDD55

    +/D+/FD/D5D/DDD8DZ75Z70Z7+X

    %!(#">D/+= +] ?!!#(# (#

  • = $#W!"9

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

    Teneur volumique en granulat

    D

    e

    /

    D

    e

    p

    E ffet dilution

    ((!= 7%%!#!#(

    7#'9

    (!(!(%%(%%!%%(%

  • (!(!(%%(%%!%%(%

    W,

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1

    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Sand volume fraction

    10 m15 m20 m25 m30 m40 m

    Fraction connected

  • (!(!(%%(%%!%%(%

    ?8?>8>?+?>0>G

    &&

    & +

    =

    ?>0?>00

    &

    ++

    +=

    [ ]#hhh&hhhhh&

    # 5?>0?+>?05>5?00+?>>0?00?>+>5

    ++

    ++++=

    ! '

    w (

  • 20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    0.20 0.30 0.40 0.50 0.60w/c

    T

    o

    t

    a

    l

    w

    a

    t

    e

    r

    p

    o

    r

    o

    s

    i

    t

    y

    (

    %

    ) CEM I type pastes CEM V type pastes

    1.E-13

    1.E-12

    1.E-11

    1.E-10

    0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7rapport eau / ciment

    C

    o

    e

    f

    f

    i

    c

    i

    e

    n

    t

    d

    e

    d

    i

    f

    f

    u

    s

    i

    o

    n

    e

    f

    f

    e

    c

    t

    i

    f

    (

    c

    m

    2

    .

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    CPA - CEM ICLC - CEM V

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    0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80

    Rapport e/c

    De [m^2/s] De mesur Ptes CEMI De calcul Ptes CEMIDe mesur Ptes CEMV De calcul Ptes CEMV

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    Materiaux poreuxPermeabilite sous grandient de pressionNotions de basePoiseuilleDarcyPermeabiliteModele de Carman-KozenyModele de pores cylindriquesEcoulement liquide sous force capillaire