Frost resistance and pore size distribution in bricks

Abstract

Correlation between frost resistance, porosity and pore size distribution was examined. Different test methods were used to evaluate the frost resistance. Porosity and pore size distribution were examined in mercury intrusion porosimeter (MIP). Scanning electron microscopy gave a visual view of the pore geometry, pore size and porosity. A linear correlation was found between frost resistance and the inverse value of the intruded pore volume. A linear correlation was also found between frost resistance and percentage of pores with diameter bigger than 3 μm. The test results were analysed using statistical methods. From the MIP-test a frost resistance number can be calculated which indicates the frost resistance of the brick.

Résumé

La résistance au gel est l'une des propriétés les plus importantes des briques. Il existe plusieurs méthodes pour essayer cette propriété; la plupart sont longues et laborieuses. Une méthode plus rapide et suffisamment précise serait préférable.

On présente dans ce rapport des essais de résistance au gel de briques. Différentes méthodes ont été utilisées, ce qui rend la comparaison entre les diverses briques malaisée. La plupart cependant font l'objet d'une classification relative approximative.

Dans toutes les éprouvettes, le volume de pores injecté, a porosité et la distribution du volume des pores ont été étudiés par porosimétrie au mercure.

On a examiné les différentes briques au microscope électronique à balayage de façon à obtenir une appréciation visuelle de la géométrie des pores, de leur diamètre et de la porosité. L'appréciation visuelle était comparable aux résultats d'essais au mercure.

On détermine la corrélation entre la résistance au gel, la porosité et la distribution du diamètre des pores en s'appuyant sur les références et sur les résultats d'essais. On a trouvé une corrélation linéaire entre la résistance au gel et la valeur inverse du volume de pores injecté quand les autres valeurs étaient constantes. On a aussi établi une corrélation linéaire entre la résistance au gel et le pourcentage des pores d'un diamètre supérieur à 3 μm, alors que les autres valeurs étaient constantes.

Les analyses statistiques ont montré que les pores de diamètre < 3 μm présentent un plus grand risque sous exposition au gel que les pores de diamètre > 3 μm. Les analyses statistiques conduisent à une formulation mathématique empirique: F_c=3.2/PV+2.4×P3, où F_c est la résistance au gel calculée, PV le volume injecté en millilitre par gramme et P 3 les pores de diamètre > 3 μm en pourcentage de volume de PV. Les résultats indiquent que les briques résistent au gel si F_c>70, ne résistent pas si F_c<55 et résistent de façon incertaine dans l'intervalle.

Par la suite on a confirmé la méthode sur cinq briques différentes par comparaison avec les méthodes de gel/dégel.