Effect of sulfur aggregates on mechanical resistance and durability for SFRHPC with the addition of slag

Effet des granulats sulfurés sur les résistances mécanique et la durabilité des BHPF avec ajouts de laitier

¹ Dpt. Architecture, Faculté du Génie de la Construction, Université de Tizi Ouzou
² Unité de recherche : Matériaux - Procédés et Environnement, Université de Boumerdès
³ Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique (LGCGM), INSA-Rennes, Université Européenne de Bretagne, France

Abstract

The transformation of sulfides present in the aggregate to sulfates causes internal sulfate attack (ISA) by formation of secondary ettringite in the hardened concrete. This pathological ettringite crystallizes, the generated pressure is greater than the tensile strength of the concrete. It generates internal swelling and causes disorders that can severely damage the structures. Favors to their structural and economic performance, high performance concrete steel fiber (SFRHPC) are increasingly used in construction. Increase productivity and reduce construction time on site. They provide substantial weight savings, therefore it is possible to build with less formwork, less concrete to set up and fewer reinforcement than ordinary concrete. The purpose of this study is to determine the effect of sulfur present in the hornfels crushed aggregates, on the mechanical strength, durability, and the microstructure of SFRHPC with the addition of blast furnace slag. In ordinary concrete, the pyrite aggregates cause cracking by expansion when they are in wet land. In high performance concretes this phenomenon is greatly reduced or absent. This is the result of a very low porosity, reduced flow of moisture that cannot propagate to aggregate. And sulfide is stable and cannot be transformed into aggressive sulfate.

Résumé

La transformation en sulfates des sulfures présents dans les granulats, provoquent la réaction sulfatique interne (RSI) par formation d’éttringite secondaire (tardive) dans le béton durci. Cette ettringite pathologique cristallise, la pression engendrée est supérieure à la résistance à la traction du béton. Elle génère des gonflements internes et cause des désordres susceptibles d’endommager sévèrement les ouvrages. Grâce à leurs performances structurales et économiques, les bétons de hautes performances de fibres métalliques (BHPF), sont de plus en plus utilisés dans la construction. Ils permettent d’augmenter la productivité et de réduire les délais de réalisation sur chantiers. Ils procurent des gains de masse conséquents, il est donc possible de construire avec moins de coffrage, moins de béton à mettre en place et moins d’armatures qu’avec les bétons ordinaires. Le but de cette étude, est de définir l’effet du soufre présent dans les granulats de concassage de roches cornéennes, sur les résistances mécaniques, la durabilité, ainsi que la microstructure des BHPF avec ajout de laitier de haut fourneau. Dans les bétons ordinaires, les granulats pyriteux provoquent de la fissuration par expansion lorsqu’ils sont en milieu humide. Dans les bétons à hautes performances ce phénomène est fortement réduit ou inexistant. Ceci est la conséquence d’une porosité très réduite, une circulation de l’humidité réduite qui ne peut se propager jusqu’au granulat. Ainsi le sulfure est stable et ne peut se transformer en sulfate agressif.