A two-chamber vacuum cell for measuring the coefficient of permeability to air of the concrete cover on site

A new testing technique, suitable for on-site, non-destructive measurement of the permeability to air of the concrete cover is presented. The method is based upon applying a vacuum inside a cell placed on the concrete surface and on measuring the rate at which the pressure returns to the atmospheric value. Distinctive features of the method are a two-chamber cell and a regulator that balances the pressure in the inner (measuring) chamber and in the outer (quard-ring) chamber. Thus, unidirectional air flow into the inner chamber is achieved, eliminating any spurious lateral air flow. A simple model is proposed to calculate the coefficient of permeability and the depth affected by the test. Preliminary results fit very well to earlier measurements of the coefficient of permeability to oxygen by the Cembureau method.

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Resume On présente une nouvelle méthode d'essai non destructive, utilisable sur site, pour la mesure de la perméabilité à l'air de l'enrobage du béton. Cette méthode consiste à faire le vide à l'intérieur d'une cellule fixée sur le béton et à mesurer la vitesse à laquelle la pression revient à la valeur atmosphérique. La méthode se distingue notamment par une cellule à deux compartiments et un régulateur de pression entre le compartiment (de mesure) intérieur et le compartiment extérieur (anneau de garde). Ainsi, l'écoulement unidirectionnel d'air dans le compartiment intérieur est obtenu par élimination de tout écoulement latéral parasite. On propose un modèle simple de calcul du coefficient de perméabilité et de la profondeur concernés par l'essai. Les essais préliminaires concordent très bien avec les mesures précédentes du coefficient de perméabilité par la méthode Cembureau.

     

Gas permeability of concrete in relation to its degree of saturation

Permeability, along with diffusion and absorption, is used to quantify durability characteristics of a concrete. The measured value of gas permeability of concrete depends strongly on its degree of saturation. Moreover, when the size of pores is of the same order of magnitude as the mean free path of molecules of the percolating gas, there is some molecular flow which violates the assumptions of the Darcy's law. As a result, the coefficient of permeability varies with the applied pressure. In an attempt to take these effects into account, we have tried to quantify different types of flow and we propose a method to calculate the apparent coefficient of permeability and hence the gas flow through concrete having any given degree of saturation and being under a given pressure difference across its extremities. For this purpose, we are characterizing concrete with an intrinsic permeability value. The variation of this intrinsic permeability and that of the contribution of non-viscous flow is studied, for a single concrete mix design in relation to the degree of saturation using a constant head permeametre named as CEMBUREAU and oxygen as the percolating gas.

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Résumé La perméabilité, de même que la diffusion et l'absorption est utilisée dans le but de quantifier la durabilité d'un béton. La mesure de la perméabilité au gaz des bétons dépend fortement de leur taux de saturation. De plus la taille des pores pouvant être de l'ordre de grandeur du libre parcours moyen des molécules du gaz percolant, on a alors apparition d'un écoulement de type moléculaire qui ne respecte pas les hypothèses de la loi de Darcy et conséquemment la perméabilité varie en fonction de la pression moyenne de l'essai. Afin de prendre en compte ces problèmes, nous avons essayé de quantifier les différents types d'écoulement en présence et nous proposons une méthode de calcul de la perméabilité apparente puis du débit gazeux, pour n'importe quel taux de saturation du béton et pour n'importe quel gradient de pression. Pour cela il convient de déterminer la perméabilité intrinsèque du matériau qui est indépendante de la pression d'essai. Pour une composition de béton standard nous étudions les variations de la perméabilité intrinsèque et celle de la part d'écoulement moléculaire en fonction du taux de saturation du matériau. Les perméabilités sont mesurées à l'aide d'un perméamètre à oxygène à charge constante de type CEMBUREAU.

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Editorial note LMDC, The Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions,is a RILEM Titular Member. It is directed by Prof. Jean-Pierre Ollivier, a RILEM Senior Member who is member of the RILEM Coordinating Committee.     

Dynamic pressurization method for measuring permeability and modulus: II. cementitious materials

In a companion paper, the theory behind a novel method for measuring permeability and bulk modulus is derived. The new method is termed ‘dynamic pressurization’ (DP). In this paper, an apparatus for the new method is described, and the test procedure is applied to cement pastes and concretes. The test involves rapidly applying a hydrostatic pressure to a saturated cylinder, then measuring the time-dependent deformation response of the material. The test is found to be repeatable, and the fitting function described in the companion paper is found to adequately fit the measured data. The measured permeability of the cement pastes compares well to measured values on identical materials using a different technique. The measured bulk moduli of the solid phase of the hardened cement pastes and concretes obtained in the DP test are in the range of expected values based on literature values for the Young’s moduli of clinker and hydration products.

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Résumé Dans le premier article de cette série, la théorie à la base d’une nouvelle méthode de mesure par ‘pressurisation dynamique’ (PD) de la perméabilité et du module de déformation a été présentée. Dans cet article, un appareil permettant de réaliser cette nouvelle procédure expérimentale est décrit. Des examples d’application de cet essai à des éprouvettes de pate de ciment et de béton sont également donnés. La technique consiste à appliquer, sur un court laps de temps, une pression hydrostatique sur un cylindre saturé et de suivre l’évolution de la déformation du matériau en fonction du temps. Les résultats démontrent que l’essai est reproductible. De plus, les données confirment la validité de la fonction de relaxation identifiée dans le premier papier de cette série. Les résultats démontrent qu’il existe une bonne corrélation entre les valeurs de perméabilité mesurées pour des pates de ciment avec la nouvelle méthode et celles obtenues pour des matériaux similaires en utilisant une technique différente. Les modules de déformation mesurés pour le squelette solide de pates et de bétons durcis avec la méthode “PD” correspondent aux valeurs publiées dans la documentation scientifiques pour les modules de Young du clinker et des hydrates du ciment.

     

Ultrasonic and laser measurements in structural contact problems

This paper deals with two experimental techniques recently set up by the authors which enable the study of contact problems between elastic bodies. The more widely used experimental techniques for determining the response of elastic bodies in unilateral contact include moiré fringes, holography and photoelasticity. The experimental techniques proposed here utilize either the ultrasonic pulse transit time method or the laser beam intensity method. Both techniques are applied to measure the relative displacements and the contact area of beam and plate models in unilateral contact with an elastic half-space model. The experimental results, compared with those obtained by numerical analysis, show the efficiency and validity of the measurement techniques proposed.

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Resume Cet article traite de deux techniques expérimentales récemment mises au point par les auteurs, qui permettent d’étudier les problèmes de contact entre corps élastiques. Les techniques expérimentales les plus largement utilisées pour déterminer la réponse des corps élastiques dans le contact unilatéral sont la méthode du moiré, l’holographie et la photoélasticité. On propose ici deux méthodes expérimentales: l’une par la mesure du temps de réflexion ultrasonique, l’autre par la mesure de l’intensité d’un rayon laser. On applique les deux techniques à la mesure des déplacements relatifs et de la surface de contact entre des modèles de poutre et de plaque en contact unilatéral avec un modèle de semi-espace élastique. Les résultats experimentaux, quand on les compare avec ceux obtenus par analyse numérique, montrent l’efficacité et la validité des techniques de mesure proposées.

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Modelling of water permeability in cementitious materials

This paper presents a network model to predict the permeability of cement paste from a numerical simulation of its microstructure. Based on a linked list pore network structure, the effective hydraulic conductivity is estimated and the fluid flow is calculated according to the Hagen–Poiseuille law. The pressure gradient at all nodes is calculated with the Gauss elimination method and the absolute permeability of the pore network is calculated directly from Darcy’s law. Finally, the permeability model is validated by comparison with direct water permeability measurements. According to this model, the predicted permeability of hydrating cement pastes is extremely sensitive to the particle size distribution of the cement and especially to the minimum size of the cement particles. Both in simulations and experiments, the permeability of cement pastes is mainly determined by the critical diameter and by the connectivity of the pore structure, regardless of w/c ratio and curing age. The permeability of cement pastes could be predicted reasonably well when a minimum particle size 1 μm was chosen for the cement.

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Résumé Cet article présente un modèle de réseau visant à prédire la perméabilité de la pate de ciment à l’aide d’une simulation numérique de sa microstructure. Sur la base d’une liste liée de la structure du réseau de pores, la conductivité hydraulique efficace est estimée et le flux de fluide est calculé selon la loi de Hagen–Poiseuille. Le gradient de pression est calculé à tous les nœuds par la méthode d’élimination de Gauss et la perméabilité absolue du réseau de pores est directement calculée à partir de la loi de Darcy. En conclusion, le modèle de perméabilité est validé par comparaison avec des mesures de perméabilité à l’eau. Selon ce modèle, la perméabilité prévue des pates d’hydratation de ciment est extrêmement sensible à la distribution des dimensions des particules du ciment et particulièrement à la taille minimale. Dans les simulations ainsi que dans les expériences, la perméabilité des pates de ciment est principalement déterminée par le diamètre critique et par la connectivité de la structure de pore, indépendante du rapport de l’eau au ciment et de la période de traitement. La perméabilité des pates de ciment pourrait être raisonnablement bien prédite lorsque l’on choisit 1 μm comme dimension de grain minimale du ciment.

     

One-dimensional water transport in covercrete—application of non-destructive methods

Summary One-dimensional water transport in cores of different concrete types with a moulded surface at one end was investigated by the simple measurement of mass changes during suction and by evaporation tests. Non-destructive methods (magnetic resonance imaging (MRI) and x-ray tomography) were applied successfully to the localization of water distribution within the concrete during such tests. Before the suction test was carried out, all samples were stored for 18 months under constant climatic conditions (35% RH, 70% RH, or 90% RH) to avoid inhomogeneous humidity distributions. They were then sealed with aluminium tape (epoxy in the MRI measurement) on all faces except the moulded surface, thus guaranteeing one-dimensional flow.

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Resume Le transport de l'eau dans le béton d'enrobage est l'un des facteurs agissant le plus sur la durabiliteé des constructions en béton, en raison des effets notables qui en résultent sur la perméabilité au gaz, l'échange gazeux et le transport d'halo?des et, par voie de conséquence, sur la corrosion de l'armature. Le transport de l'eau peut être quantifié simplement en procédant à des essais classiques d'absorption et d'évaporation. Une série d'essais de ce type ont été réalisés à l'EMPA. A cet effet, on a utilisé des carottes de petit diamètre (50 mm) et de différentes longueurs, munies à une extrémité d'une face de coffrage et provenant d'éléments de murs agés de 4 à 5 ans, et qui ont été stockées dans des conditions climatiques constantes, jusqu'à 1 année et demie avant l'essai d'absorption. Le béton pouvait donc être considéré comme totalement hydraté et la réparitition de l'humidité dans les carottes était homogène au moment du démarrage des essais d'absorption. Quatre catégories de béton, différenciées par leur rapport eau/ciment (0,5; 0,6) et la teneur en air (2% vol.; 5% vol.) ont été examinées. La teneur et la granulométrie des granulats (diam. max. des grains: 32 mm) et, par conséquent, la quote-part volumétrique et la structure ‘externe’ de la pierre de ciment étaient identiques pour toutes les catégories de béton essayées. Il est évident que les essais d'absorption et d'évaporation ne permettent de tirer que des conclusions à caractère global sur le transport de l'eau. Il n'en ressort aucune information sur la répartition géométrique de l'eau pendant les essais; pour cela, il est nécessaire d'avoir recours à des méthodes de mesures tomographiques non destructrices. Pour l'étude en cours, on a utilisé avec succès la radio-tomographie assistée par ordinateur et l'imagerie par résonance magnetique (IRM). En particulier, au moyen de l'IRM au deutérium, il a été possible, lors d'essais d'absorption, de rendre visibles des fronts ascendants; il semble donc raisonnable d'utiliser plus fréquemment cette méthode dans le cadre des recherches sur le transport de l'eau dans le béton d'enrobage. Les résultats des essais ont permis de tirer quelques conclusions plus précises sur le transport de l'eau. On a pu constater, entre autres, que le béton d'enrobage se distinguait de manière évidente, également dans ce domaine, du béton interne et que les dérives observées quant à l'absorption de l'eau, par rapport à la ‘loi de la racine carrée du temps’, ne semblaient pas être provoquées par une répartition non homogène de l'humidité mais par la structure du système poreux capillaire. La comparaison de mesures IRM au deutérium avec des essais d'absorption classiques a permis de définir un modèle de pénétration d'eau dans un système poreux partiellement rempli.

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EMPA Department Concrete/Binding Agents     

Détermination des déformations relatives internes dans un ouvrage en béton

Résumé Cette recherche a été entreprise pour vérifier la validité d'une nouvelle méthode de mesure des déformations relatives internes, dans des ouvrages en béton déjà construits. Le principe de la méthode consiste à forer, dans l'ouvrage, un trou, puis à le reboucher par scellement d'une carotte à l'intérieur de laquelle ont été placés des extensomètres. La méthode est basée sur un étalonnage préalable, qui permet d'obtenir des coefficients de corrélation entre une solution monolithe et une solution carottée. C'est cet étalonnage qui est exposé tout au long de cette étude. En dehors des régions où les sollicitations sont complexes, cette méthode permet d'obtenir de précieux renseignements sur le comportement mécanique de l'ouvrage. Elle a été employée sur un grand chantier de la région parisienne, et les résultats obtenus sont très satisfaisants.     

Holographie Acoustique; Application Au Traitement Optique de L'information Acoustique

Après avoir rappelé le principe de la méthode du relief de surface en holographie acoustique, dans laquelle un interface liquide-gaz joue le rôle de transducteur acousto-optique, on discute les propriétés de cette méthode dans le cas de l'holographie de Fourier. L'analyse du fonctionnement du dispositif permet de préciser les conditions de linéarité du transfert des surfaces d'ondes et les caractéristiques du système d'imagerie. On montre enfin que cette méthode peut être appliquée au traitement, en temps réel, de l'information acoustique.     

Determination of the moduli of elasticity of rocks. Comparison of the ultrasonic velocity and mechanical resonance frequency methods with direct static methods

In the present investigation, dynamic methods for the determination of moduli of elasticity were compared with direct static methods. The dynamic moduli of rocks, such as Young's modulus (E) and Poisson's ratio (v) were determined, using both mechanical resonance frequency and classic P and S wave ultrasonic velocity techniques. For this purpose rock samples from different areas of France, covering a wide range of velocity values, were used. The mechanical resonance frequencies were investigated using a Grindo-Sonic machine while the P and S wave ultrasonic velocities were measured using a Pundit ultrasonic machine, connected to an oscilloscope. The static moduli were determined using deformation gauges. Statistical interpretation of the test results indicated significant correlation between these dynamic and static methods. Accordingly, the above non-destructive dynamic methods are suitable for the determination of static moduli of elasticity.

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Resume Dans la présente étude, les méthodes de détermination du module d'élasticité dynamique sont comparées aux méthodes de calcul statique direct. Les modules d'élasticité dynamique des roches tels que le module de Young (E) et le coefficient de Poisson sont déterminés en utilisant à la fois une méthode de résonance en fréquence et la méthode classique de mesure de la vitesse des ondes P et S. Pour cette recherche, différentes roches de France, couvrant un large éventail de vitesses des ondes, ont été choisies, la méthode de résonance en fréquence a été établie en utilisant un appareil Grindo-Sonic, tandis que pour la mesure des ondes P et S, nous avons utilisé un Pundit et les lectures ont été effectuées sur un oscilloscope. Le module d'élasticité statique a été déterminé en utilisant des jauges de contrainte. L'interprétation statistique des essais fournit une bonne corrélation entre les méthodes dynamiques et statiques utilisées. En accord avec nos recherches, le module d'élasticité statique peut être déterminé avec une bonne approximation en utilisant des méthodes dynamiques non destructives.

     

Influence de la Dispersion des Indices sur le Contrôle des Couches Minces Diélectriques par la méthode des Rapports Stationnaires

Nous réalisons des empilements de couches minces diélectriques alternées, d'indice n ₁ et n ₂, en contrôlant par une méthode optique les épaisseurs déposées. Nous étudions, par une méthode analytique approachée, l'influence de la dispersion des indices dans le visible, sur le contrôle par maximètre, utilisé suivant la méthode des rapports stationnaires. Nous montrons qu'elle dépend de la nature de la couche évaporée, de son rang, ainsi que de la méthode d'utilisation de l'appareil. Enfin nous calculons les longueurs d'onde permettant de réaliser un dépôt correct. Les résultats pour la méthode plus classique en ?T/?λ=0 sont aussi donnés par une méthode analytique approchée.     

Contribution à l'étude de l'adhésivité colle-acier en fonction des états micro-géométriques des surfaces rectifiées et rectifiées sablées

Nous avons mis au point une éprouvette du type double recouvrement symétrique, sollicitée en traction, pour étudier l'adhésivité colle-acier en fonction de l'état de surface des subjectiles. Celui-ci est déterminé par plusieurs procédés, en particulier par la méthode RNUR-ENSAM. Nous montrons que:

- des sablages identiques exécutés sur des subjectiles de même nature assurent une bonne reproductibilité dans la mesure de la résistance aucisaillement;

- la qualité d'un collage dépend des propriétés micro-géométriques des subjectiles;

- notre modèle expérimental permet de déterminer avec précision, et avec un nombre d'essais limité, les caractéristiques mécaniques d'une colle.

La faible dispersion des résultats obtenus avec les subjectiles sablés devrait permettre d'étudier avec succès l'évolution des propriétés mécaniques du matériau en fonction du temps, c'est-à-dire la susceptibilité au vieillissement.     

Validity of using methanol for studying the microstructure of cement paste

Experiments were conducted to assess the extent of interaction of methanol with calcium hydroxide at 22°C. The following techniques were used: X-ray diffraction, infrared spectroscopy, surface-area determination, length change, calorimetry, differential thermal analysis and thermogravimetric analysis. It was concluded that either calcium methoxide or a methylated complex is formed when calcium hydroxide is mixed with methanol.

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Resume On a exécuté des essais afin de déterminer l'importance de l'interaction du méthanol et de l'hydroxide de calcium à 22°C. On a utilisé les techniques suivantes: diffraction X, spectroscopie infrarouge, détermination de l'aire superficielle, variation de longueur, analyse thermique différentielle et thermogravimétrie. Les résultats de ces essais ont mis en évidence la formation d'un produit nouveau. On a observé la présence de méthylate de calcium dans le diagramme X d'hydroxide de calcium traité au méthanol. Pour ce système, les pics IR correspondaient aussi à ceux qui se trouvaient dans le spectre IR du méthylate de calcium. On a observé des augmentations importantes de l'aire superficielle mesurée par absorption d'azote et la variation de longueur d'échantillons d'hydroxide de calcium après traitement au méthanol. En outre, on a observé une interaction chimique entre le méthanol et l'hydroxide de calcium mise en évidence par les courbes évolution thermique en fonction du temps obtenues par calorimétrie différentielle. Des pics exothermiques de 330 et 450°C dans les courbes ATD d'hydroxide de calcium traité au méthanol indiquait la formation d'un nouveau composé. Les données ATG ont montré une augmentation en rapport avec le temps de la perte de poids (600 à 800°C) correspondant à la décomposition du carbonate de calcium qui résulte de la formation et de la décomposition du méthylate de calcium. Il faut considérer les implications de l'interaction méthanol-hydroxide de calcium dans le développement des méthodes d'essai pour le béton qui utilisent le méthanol.

     

Perméabilité des géotextiles et perméamètres

Effectuer une mesure réaliste de la perméabilité des géotextiles est moins aisé qu'il n'y paraît au premier abord. En appliquant aux géotextiles la théorie de l'Hydraulique des milieux poreux, et en se fondant sur des expérimentations effectuées à l'IRIGM (Université de Grenoble) et à l'Institut Textile de France, sur quatre perméamètres différents, nous avons montré la nécessité de conditions d'essais rigoureuses. Nous avons notamment comparé les résultats obtenus avec deux fluides (air et eau), nous avons montré l'intérêt d'utiliser de préférence un nouveau paramètre, la perméance intrinsèque ki/b, et enfin nous avons corrélé la précision de mesure à la valeur du nombre de Reynolds. En conclusion, nous proposons un nouveau modèle de perméamètre répondant aux conditions imposées plus haut.     

Measuring the membrane potential across cement-based materials

Cement-based materials tend to self-establish an electric field when exposed to an ionic concentration gradient. This is of importance in several areas of cement technology, particularly where the prediction of ion transport is required, such as in service life prediction of concrete structures and cement-based solidification of hazardous waste. Measurement of the membrane potential across a specimen is the most direct method of quantifying the field. The outcome of research directed at developing a sound method of measuring membrane potentials is reported. Theory important to measure and interpret membrane potentials is presented. The main variables involved in measuring membrane potential are then considered, including specimen configuration, electrolytes and reference electrodes. The greatest obstacle to accurate membrane potential determination is the presence of junction potentials in the test set up. Methods of minimizing and estimating junction potentials are presented. An example is presented involving measuring the potential across 10-mm-thick OPC mortar specimens housed between 0.5 M NaCl and simulated pore solutions, using calomel electrodes and KNO₃ salt bridges. The total junction potential involved was calculated to be around 2.2 mV. The corrected membrane potential started at around −23 mV on first exposure, increasing to a value of around +30 mV by 38 days.

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Résumé Les matériaux à base de ciment exposés à un gradient de concentration ionique tendent à auto-établir un champ électrique. Ceci a une grande importance dans plusieurs domaines de la technologie du ciment, en particulier quand la prédiction du transport d’ions est requise, comme pour la prédiction de la durée de vie des structures en béton ou la solidification à base de ciment des déchets toxiques. La mesure du potentiel de membrane sur une éprouvette est la méthode la plus directe de quantifier le champ. Les résultats de recherches destinées à développer une méthode de mesure des potentiels de membrane sont ici publiés. La théorie relative à la mesure et à l’interprétation des potentiels de membrane est présentée dans cet article. Les principales variables intervenant dans la mesure des potentiels de membrane, dont la configuration de l’éprouvette, les électrolytes et les électrodes de référence, sont alors prises en considération. L’obstacle le plus important à une détermination précise des potentiels de membrane est la présence de potentiels de jonction dans le dispositif expérimental. Les méthodes utilisées pour minimiser et estimer les potentiels de jonction sont décrites. Un exemple est présenté, mettant en jeu la mesure du potentiel à travers des éprouvettes de mortier de ciment Portland ordinaire de 10 mm d’épaisseur, disposées entre une solution de NaCl à 0,5 M et une solution intersticielle artificielle, en utilisant des électrodes au calomel et des ponts salins au KNO₃. Le potentiel de jonction total a été calculé autour de 2,2 mV. Le potentiel de membrane corrigé est parti d’environ −23 mV à la première exposition, augmentant jusqu’à une valeur d’environ +30 mV au 38^e jour.

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Editorial Note Prof. Nick R. Buenfeld is a RILEM Senior Member, He participates in RILEM 178-TMC (Testing and modelling chloride penetration in concrete).     

Gas permeability coefficient of cover concrete as a performance control

A simple and practical gas permeability measurement method, known as the overpressure method, was used to assess the quality of cover concrete. This method enables distinguishing the quality of cover concrete both qualitatively and quantitatively, under laboratory conditions and/orin situ. The gas permeability values obtained are sensitive to changes in curing duration, water/cement ratio, age of testing and moisture history of the concrete. It has been confirmed from the test results that compressive strength alone cannot be a good indicator of concrete durability. It has also been observed that sorptivity and gas permeability values are linearly proportional to each other.

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Résumé Une méthode simple et pratique pour mesurer la perméabilité au gaz, appelée la méthode de surpression, a été utilisée pour déterminer la qualité de l'épaisseur d'enrobage du béton. La méthode permet une détermination qualitative et quantitative, en laboratoire et/ouin situ. Les valuers de la perméabilité au gaz obtenues sont sensibles aux variations de la durée de cure, du rapport eau/ciment, de l'age de l'essai et de l'historique de l'humidité du béton. Les résultats des essais confirment que la résistance à la compression seule ne peut être un bon indicateur de la durabilité du béton. Il a également été constaté que les valeurs d'absorption et de perméabilité au gaz présentent une corrélation linéaire.

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Editorial note Prof. Dr.-Ing. H.-W. Reinhardt is a RILEM Senior Member and works at FMPA Baden-Württemberg, a RILEM Titular Member. He is Chaiman of TC 146-TCF on Tightness of Concrete with respect to Fluids and is active in TC 148-SSC on Test methods for the Strain Softening response of Concrete. He is a corresponding member of TCs 107-CSP (Creep and Shrinkage Prediction models), 126-IPT (In-Place Testing of hardened concrete), 160-MLN (Methodology for Life prediction of concrete structures in Nuclear power plants) and 162-TDF (Test and Design methods for steel Fibre reinforced concrete). He is also a member of the Editorial Group of 090-FMA (Fracture Mechanics of concrete-Applicatons). Prof. Dr.-Ing. Reinhardt is a member of the Board of Editors ofMaterials and Structures and the RILEM National Delegate for Germany. Dr.-Ing. Abebe Dinku is now working at Addis Ababa University, Ethiopia, and is a Senior Member of RILEM.     

About the measurement of the air content in mortar

This paper deals with the measurement of the air content in mortanr in relation with its density. Air content is useful to predict mechanical strength of mortars, in relation with Féret and Bolomey models. It is shown that the usual method, using a standard arometer, overestimates the air content ratio and, consequently, under-estimates the mortar density. An original device has been designed in order to improve the measurement of the air content. The measured densities fit in better with the calculated ones. Nevertheless a systematic difference still remains between both density values possibly due to the approximation of the real sample volume.

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Résumé Cet article aborde le problème de la mesure de l'air occlus dans les mortiers, en relation avec le calcul de leur masse volumique. La connaissance de l'air occlus est nécessaire pour l'application de modèles prédictifs des résistances mécaniques comme les relations de Bolomey ou de Féret. Il est d'abord fait la preuve que les méthodes usuellement utilisées dans les mesures d'air occlus conduisent à sa surestimation et donc à une sous-estimation des masses volumiques calculées. Un dispositif permettant la mesure de l'air occlus sur les éprouvettes normalisées a été mis au point. Les masses volumiques calculées se trouvent en meilleur accord avec les masses volumiques expérimentales. Toutefois, un écart systématique de 1% environ persite et semble pouvoir être attribué à l'incertitude sur le volume de l'éprouvette.

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Editorial Note LMDC, the laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions, is a RILEM Titular Member     

State-of-the-art report

In-situ distortion of fibrous-cement slates is brought about by exposure to different temperature and hygrometric gradient across the material. The aim of the research was to understand in detail the effect of each composition change on the physical properties, and to use this knowledge for the manufacture of slates which would exhibit better mechanical properties. The present research has concentrated on measuring the physical parameters controlling moisture transfer. A second paper (in preparation) shall use these experimental results in a numerical model to simulate moisture movements. The key physical parameters measured include: porosity, saturated permeability, vapour diffusivity and the suction-moisture content relationship. The experimental results show clearly the effects of various treatments (painting the slate, adding additional layers, replacing the fibres, slate compaction) on the physical properties.

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Résumé Les déformations locales dans les ardoises de fibro-ciment peuvent être engendrées par l’existence de gradients de température et d’hygrométrie au sein du matériau. Le but de ce travail est de comprendre en détail l’effet des modifications de composition des ardoises sur leurs propriétés physiques et d’utiliser ces connaissances dans la fabrication d’ardoises présentant de meilleures propriétés mécaniques. Le travail présenté dans cet article est axé sur létude et la mesure des paramètres physiques influant sur les transferts d’humidité. Dans un second article (en préparation) nous présenterons l’élaboration et l’exploitation d’un modèle numérique apte à décrire les phénomènes étudiés. Les paramètres pertinents sont: porosité, perméabilité saturée, succion et perméabilité en fonction de l’humidité relative. Les résultats expérimentaux montrent clairement l’effet des traitements subis par les ardoises (peinture de la surface, ajout d’une couche minérale supplémentaire, remplacement de l’amiante par d’autres fibres, compactage des ardoises) sur leurs propriétés physiques.

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Editorial note A. Raoof is working at the Laboratoire des Matériaux et des Structures (LCPC) France, which is a RILEM Titular Member. A. Sabouraud is working at Pont-⦏-Mousson SA, France, which is a RILEM Titular Member.     

Résistance au gel-dégel du béton compacté au rouleau pour les barrages à base de liant Rolac

Ce texte présente les principaux résultats d'une étude sur la résistance au gel-dégel du béton compacté au rouleau à base de liant Rolac. Au total, 18 mélanges de béton compacté au rouleau ont été réalisés en laboratoire et soumis à des essais de gel dans l'air—dégel dans l'eau (norme ASTM C 666, procédure B). Les caractéristiques du réseau de vides d'air de tous les mélanges on été déterminées en suivant la méthode dite ‘Modified Point Count’ de la norme ASTM C457, en faisant la distinction entre les bulles d'air sphériques et les vides de compactage de forme irrégulière. Les résultats démontrent qu'il a été possible d'entraîner de l'air dans ces bétons (environ 1,5 à 2% de bulles sphériques) et que cette quantité d'air était suffisante pour protéger le béton contre le gel. En effet, tous les mélanges sans agent entraîneur d'air se sont détruits en moins de 50 cycles alors que tous les bétons fabriqués avec un agent entraîneur d'air ont passé le cap des 300 cycles de gel sans détérioration significative.     

Results of three comparative test series for determining the fracture energyG F of concrete

RILEM Technical Committee 50—Fracture Mechanics of Concrete, has put forward a proposal for a recommendation for the determination of the fracture energy G_F of mortar and concrete. In connection with the above three comparative test series were arranged in order to collect information and experience regarding the proposed method. 14 laboratories from 9 countries were involved and about 700 beams were tested. This paper gives a condensed summary of the results.

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Résumé La Commission Technique de la RILEM 50-FMC—Mécanique de la rupture du béton—a proposé, en vue d'établir une recommendation, une méthode de mesure de l'énergie de rupture G_F du mortier et du béton. Au cours de l'élaboration de cette méthode, trois séries d'essais comparatifs ont été faites afin de réunir des informations et établir une expérience sur la méthode proposée. 14 laboratoires de 9 pays ont coopéré et environ 700 poutres ont été essayées. Le rapport donne un résumé concentré des résultats. La première série (tableau II) a eu pour but de rassembler des expériences qui ont permis d'opérer certains changements. Lors de la deuxième série, on a mesuré, outre G_F, le module d'élasticité E et la résistance à la traction f_t. Ces valeurs ont été déterminées en partie par les essais des poutres et en partie par des méthodes de mesure normales. II s'est trouvé que les valeurs de E et de f_t déterminées par les essais des poutres étaient trop incertaines pour une utilisation pratique. La troisième série (tableau IV) a été exécutée pour étudier l'influence de la dimension de la poutre sur la valeur mesurée de G_F. II semble que l'effet soit considérable de sorte que la valeur mesurée de G_F augmente avec la dimension de la poutre. On montre cependant que cette influence n'est pas plus importante dans la pratique que, par exemple, l'effet de la dimension dans les essais de résistance à la pression.

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