Behaviour of concrete affected by sea-water under high pressure

Abstract

Systematic research has been performed with respect to the behaviour of concrete in sea-water under high pressure. If was found that high hydrostatic sea-water pressure had no detrimental effect on strength, but increased the depth of sea-water penetration and the rate of swelling of the concrete, especially for ordinary Portland cement. A correlation between the amount of chloride penetration, the degree of swelling and the increase of mass of the concrete was observed. The permeability of concrete in sea-water with increase in time decreased to very low values.

Resume

Une recherche expérimentale systématique portant sur le comportement du béton dans de l’eau de mer sous haute pression a été menée. La recherche prenait en compte les critères suivants: (i) résistance et solidité de la pâte de ciment après prise, (ii) pénétration et dissolution des ions, (iii) perméabilité et (iv) gonflement.

Pour tester le premier critère, des échantillons de mortier ont été plongés dans un récipient haute pression d’eau de mer à 5°C et 10,0 MPa, pendant des périodes respectives d’une semaine, d’un mois et de six mois. L’étude des propriétés de résistance et de l’augmentation de l’absorption massique et de l’absorption du chlorure sur des échantillons d’essai plongés dans le récipient ainsi que sur des échantillons de référence a montré qu’il est très peu probable que l’eau de mer sous haute pression porte atteinte à la solidité du mortier de du béton. Rien ne permet de dire que le comportement de la pâte de ciment après prise plongée dans de l’eau de mer sous une pression élevée pouvant atteindre 10,0 MPa soit considérablement différent du comportement sous une pression (atmosphérique) normale.

La pénétration du chlorure est plus rapide dans des conditions d’eau de mer sous haute pression que dans des conditions de pression atmosphérique. Cette pénétration rapide pourrait néanmoins être également influencée par la quantité de pores remplis d’air que comporte le béton avant l’essai d’exposition. La pénétration d’ions de Cl⁻ et de Na⁺ ainsi que la dissolution d’ions de K⁺ est plus rapide dans le cas de béton ciment Portland ordinaire que dans le cas de béton de ciment Portland de haut fourneau. En diminuant le rapport eau/béton, on obtient une baisse considérable du taux de pénétration des ions de Cl⁻. A la longue, la perméabilité du béton en eau de mer diminue. En raison de la formation de sels tels que brucite/calcite/ aragonite, la taille des pores diminue.

Le béton plongé dans de l’eau de mer gonfle de jusqu’à 10% en un an. Dans de l’eau de chaux saturée, le gonflement est plus faible que dans de l’eau de mer. Le gonflement devient plus important lorsque le rapport eau/ciment diminue et qu’on utilise du béton de ciment Portland ordinaire au lieu du béton ciment Portland de haut fourneau, lorsque la teneur en granulat diminue et que les températures décroissent (de 40 à 20°C).