Création d'un montage expérimental pour l'application des cycles de gel-dégel sous confinement pour les mélanges sol-ciment

Aboud, Farouk (2018). Création d'un montage expérimental pour l'application des cycles de gel-dégel sous confinement pour les mélanges sol-ciment. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans un climat comme celui du Canada, la résistance aux cycles de gel-dégel est un aspect important de la durabilité des matériaux. Le développement d’une procédure expérimentale réaliste pour la simulation de ce phénomène revêt une grande importance. Plusieurs normes permettent de déterminer la résistance des matériaux aux cycles de gel dégel (p.ex., ASTM C666 et D560). Ces normes ne prévoient toutefois pas de contrainte de confinement. Très peu d’études ont été réalisées sur l’influence de cette contrainte sur la résistance.

L’objectif principal du projet est de développer un dispositif expérimental permettant de reproduire en laboratoire l’impact des cycles de gel-dégel pour des mélanges sol-ciment soumis à une contrainte de confinement.

Les performances hydrauliques et mécaniques de deux mélanges sable-ciment (5 et 12 % de ciment par rapport au poids sec du sol) ont été évaluées avant et après l’exposition à des cycles de gel-dégel sans confinement suivant la norme ASTM D560. Les résultats montrent un changement de la conductivité hydraulique en fonction du nombre de cycles de gel-dégel don't la tendance varie d’un mélange à l’autre. La résistance à la compression des éprouvettes des deux mélanges tend à diminuer après les premiers cycles de gel-dégel, mais elle commence à augmenter après 12 cycles.

L’influence de la pression de confinement pendant les cycles de gel-dégel sur les proprieties hydrauliques et mécaniques des éprouvettes contenant 5 % de ciment a été vérifiée avec une cellule triaxiale modifiée pour ce projet. Les essais de perméabilité ne montrent pas d’interaction entre l’effet des cycles de gel-dégel et la pression de confinement. La pression de confinement semble affecter le comportement contrainte-déformation des éprouvettes sableciment par un léger décalage du pic de résistance à la rupture par rapport à la déformation axial à la rupture des éprouvettes de contrôle et des éprouvettes exposées aux cycles de gel-dégel standard. Il semble que les recettes de mélanges sable-ciment qui ont été utilisées n’étaient pas suffisamment susceptibles aux cycles de gel-dégel pour permettre d’évaluer l’influence de confinement. L’hydratation du ciment peut aussi améliorer les performances des éprouvettes sable-ciment au moment des cycles de gel-dégel et donc annuler l’effet du confinement.

Des essais de tomographie aux rayons x ont été réalisés sur les éprouvettes de deux mélanges pour vérifier l’influence des cycles de gel-dégel et de la pression de confinement sur la microstructure des mélanges sol-ciment. Les tomographies réalisées avant et après les cycles de gel-dégel avec et sans confinement ne permettent pas de montrer des changements majeurs dans la distribution de la taille des pores, ce qui tend à montrer que la plupart des variations de conductivité hydraulique observées lors des essais de perméabilité sont dues à la fissuration, ou bien à l’inter-variabilité des éprouvettes.

Titre traduit

Creation of an experimental assembly for the application of freeze-thaw cycles under confining pressure for soil-cement mixture

Résumé traduit

Resistance to freeze-thaw cycles in Canada’s climate is an important aspect of material durability. The development of a realistic experimental procedure for the simulation of this phenomenon is of great importance. Several standards are used to determine the resistance of materials to freeze-thaw cycles (ASTM C666 and D560). However, these standards do not provide confining pressure. Very few studies have been done on the influence of this parameter on resistance.

The main objective of the project is to develop an experimental device to reproduce in the laboratory the impact of freeze-thaw cycles for sol-cement mixtures subjected to a confining pressure.

The hydraulic and mechanical performance of two sand-cement mixtures (5 and 12% cement based on the dry weight of the soil) were evaluated before and after exposure to freeze-thaw cycles without confining pressure according to ASTM D560. The results show a change in hydraulic conductivity as a function of the number of freeze-thaw cycles whose tendency varies from one mixture to another. The compressive strength of the specimens of both mixtures tends to decrease after the first freeze-thaw cycles, but begins to increase after 12 cycles.

The influence of the confining pressure during the freeze-thaw cycles on the hydraulic and mechanical properties of the specimens containing 5% cement was verified with a modified triaxial cell for this project. The permeability tests do not show any interaction between the effect of the freeze-thaw cycles and the confining pressure. The confining pressure appears to affect the stress-strain behavior of sand-cement specimens by a slight shift of the deformation at peak resistance compared with the axial deformation at peak of control specimens and specimens exposed to standard freeze-thaw cycles. It appears that the sand-cement mixture recipes that were used were not sufficiently susceptible to freeze-thaw cycles to assess the influence of confining pressure. Cement hydration can also improve the performance of sandcement specimens during freeze-thaw cycles and thus eliminate the effect of confining pressure.

X-ray tomography tests were performed on the specimens of two mixtures to verify the influence of freeze-thaw cycles and confining pressure on the microstructure of soil-cement mixtures. Tomograms performed before and after freeze-thaw cycles with and without confining do not show any major changes in the pore size distribution, which tends to show that most of the hydraulic conductivity variations observed during tests permeability are due to cracking, or to the inter-variability of the specimens.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de l'environnement". Comprend des références bibliographiques (pages 88-94).
Mots-clés libres:	mélange sable-ciment, cycles de gel-dégel, pression de confinement, conductivité hydraulique, cellule triaxiale modifiée, résistance à la compression, comportement contrainte déformation, tomographie aux rayons x
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Duhaime, François
Codirecteur:	Codirecteur Dubé, Jean-Sébastien
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de l'environnement
Date de dépôt:	08 févr. 2019 21:13
Dernière modification:	08 févr. 2019 21:13
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2199

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