Etude du comportement des bétons bas-PH sous sollicitations chimiques

L'agence nationale de gestion des déchets radioactifs (Andra) développe un centre de stockage souterrain comme solution pour les déchets à haute et moyenne activité à vie longue. Le système de scellement des ouvrages de stockage sera composé par un bouchon d'argile gonflante confiné par deux massifs de bétons. Cependant, comme un fort pH de la solution interstitielle des bétons peut conduire à une perte des propriétés de confinement de l'argile, l'utilisation de liant bas-pH est requise. A long terme, ces bétons bas-pH peuvent être exposés à une dégradation chimique induite par l'eau souterraine pauvre en calcium, dégradation qui peut perturber la stabilité du stockage. L'objectif de cette étude a donc été de caractériser l'évolution chimique des liants bas-pH (dont la minéralogie est très différente des liants ordinaires) due à la dégradation chimique ainsi que son impact sur le comportement physique et mécanique. D'un point de vue chimique, il a été montré que la dégradation du matériau conduit à une dégradation progressive des C-S-H de la pâte de ciment hydratée avec des profils de dégradation, caractérisables par le rapport C/S de la zone, qui s'avèrent linéaire dans la zone en cours de dégradation. On constate aussi une dégradation moins rapide des pâtes de liants bas-pH par rapport aux autres liants classiquement utilisés (CEM I, CEM III, CEM V). Il a aussi été montré que la structure minéralogique de zones dégradées par un processus accéléré au nitrate d'ammonium était similaire à celui d'une dégradation à l'eau pure (à un temps équivalent) ce qui permet de valider l'utilisation de cette technique d'accélération pour la caractérisation physique et mécanique de liants bas-pH. La caractérisation mécanique de matériaux en cours de dégradation est toujours complexe du fait de la présence de fronts de dégradation qui ne permettent pas une caractérisation homogène d'un état de dégradation à l'échelle macroscopique. Cette étude a permis, par analyse inverse d'essais physiques et mécaniques réalisés à une échelle macroscopique, de proposer des lois d'évolution des propriétés à l'échelle locale en fonction de l'état chimique du matériau sur la zone concernée. On constate que les liants bas-pH, à l'avancement de dégradation équivalent, présentent une moindre perte de propriétés mécaniques que les liants ordinaires, et ce sur pâte et béton.