Multiscale study of the influence of Magnésium Silicate Hydrate (M-S-H) précipitation on the chemo-mechanical behaviour of cementitious materials
Etude multi-échelle de l'influence de la précipitation de M-S-H sur le comportement chemo-mécanique de matériaux cimentaires
Résumé
L’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (ANDRA) s’est vue confier la responsabilité, au travers du projet Cigéo, de concevoir un stockage en couche géologique profonde de déchets radioactifs. L’IRSN est en charge d’évaluer la sûreté du projet. L’un des axes d’expertise de ce dossier concerne le système de fermeture des galeries. Celui-ci est composé d’un noyau de bentonite bloqué entre deux massifs d’appui en béton bas-pH. De précédentes études ont montré un potentiel enrichissement de la
matrice cimentaire en magnésium dû au contact avec l’eau porale des roches hôtes. Les analyses précédemment menées ont montré la formation de brucite et de silicate de magnésium hydraté (M-S-H) dans le matériau cimentaire. Les mêmes phénomènes (précipitation de M-S-H et de brucite) ont été observés au niveau de barrages et de structures marines au contact d’eaux plus ou moins riches en magnésium. L’objectif de la thèse est d’étudier l’influence de la précipitation des M-S-H sur le comportement chemo mécanique des matériaux cimentaires. Pour cela, une caractérisation chimique des matériaux sera réalisée pour comprendre les mécanismes de précipitation des M-S-H, couplée à une caractérisation mécanique permettant d’appréhender l’impact de l’enrichissement en magnésium sur les changements structuraux et sur les propriétés mécaniques au sein de la matrice cimentaire. L’étude multi-échelle se concentrera dans un premier temps sur des matériaux modèles puis s’étendra aux matériaux industriels au fur-et-à-mesure de l’acquisition de connaissances. Les matériaux modèles envisagés sont des pâtes de M-S-H synthétiques et des pâtes de C-S-H synthétiques. Les pâtes de M-S-H serviront à la caractérisation de l’hydrate seul tandis que les pâtes de C S-H seront immergées dans du MgCl2 pour permettre d’étudier l’ensemble de la zone enrichie en magnésium. Les résultats obtenus permettront d’enrichir les modèles numériques existants qui seront également utilisés pendant la thèse (Hytec notamment).