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19BLPC octobre-décembre 2010

Calorimétrie quasi adiabatique

RÉSUMÉ

La calorimétrie quasi adiabatique sur éprouvettes de béton (QAB), méthode proposée au LCPC dans les années 1980, est une transposition au béton de la procédure appliquée pour la détermination normalisée de la chaleur d'hydratation des ciments (NF EN 196-9 qui remplace la NF P 15-436). Cette donnée est essentielle pour la prédiction, par simulation numérique, du compo rtement thermomécanique des structures. Cet article regroupe une description du matériel et de ses performances et les différents calculs permettant d'obtenir la chaleur dégagée, la cinétique de ce dégagement de chaleur si l'es sai avait été adiabatique, estimation de la dispersion inhérente au matériau serait encore à faire. ABST RAC T Quasi-adiabatic calorimetry performed on concrete specimens (known unde r in the 1980's; it involves transposing to concrete the same procedure applied for the standardized determination of cement hydration heat (NF EN 196-9, article offers a description of the calorimetry equipment and its perfor mance, along with the various calculations that yield: the amount of heat relea sed, the [2] [3] 1 1 aujourd"hui, cela semble davantage réalisable [9]. université Paris-est, Laboratoire central des

Ponts et chaussées, Paris, France

Laboratoire régional des Ponts et chaussées,

Saint-Brieuc, France

a u t e u r à c o n t a c t e r : claude.boulay@lcpc.fr

BLPC octobre-décembre 2010

2 [20] [17][14, 15] cf. [6] C - m 2

La chaleur massique d'hydratation du ciment est la quantité de chaleur par unité de masse (J/g) nécessaire à l'hydratation

complète.

Calorimètres quasi

adiabatiques pour bétons (QAB).

BLPC octobre-décembre 2010

C - alu C - C - C + C C alu + C E - a -1 R - -1 ·K -1 t - t - T - T - T - q(t) -t

ș -(t)T

- T t T - -Įa + bș- a b cf. [10] qt tableau 2. [3]-

BLPC octobre-décembre 2010

T t [3, 10] E a E a [13]. R -1 K -1 T t [10, 12] tableau 2 qt

Obtention de la courbe de

température en conditions adiabatiques.

BLPC octobre-décembre 2010

t [18] q t T t [20] e/c t q qt cf. [6] tableau 2.

Flux de chaleur obtenu par

dérivation numérique de la courbe de dégagement de chaleur.

BLPC octobre-décembre 2010

et al. [16]c 1

à c

[8].

Description du calorimètre

Calorimètre témoin

un modèle mathématique [16]

BLPC octobre-décembre 2010

Schéma en coupe du

calorimètre QAB.

Les proportions sont

respectées.

Enregistrements des

températures internes des deux calorimètres en réponse à un échelon de température dans la salle d'essai.

Échelon de température

imposé à l'extérieur des calorimètres, réponses internes et modèle donnant une extrapolation à long terme.7

BLPC octobre-décembre 2010

jour/nuit

Température ambiante

imposée en entrée de la simulation, sur une maille de 24 heures. Ce motif est répété 14 fois.

Évolution de l'écart de

température entre les deux calorimètres lorsque que leurs constantes de temps sont celles des calorimètres étudiés.89

Incertitude élargie sur

l'écart de température entre les deux calorimètres lorsque leurs constantes de temps varient l'une par rapport à l'autre. Cette estimation est réalisée température ambiante de plus ou moins 2 °C autour de 20 °C.

BLPC octobre-décembre 2010

k [17]-

Sondes de température

la R T R + A T + B T 2 R T ȍT ABR A -3 B R T R T R T2 R T T

Écarts, en °C, entre les

points d'une table pour sonde de platine et sa réponse linéaire entre 0 et

100 °C.

BLPC octobre-décembre 2010

R TA (t) R TT (t) tableau 2

Courant

2345789

Chaleur

dégagée (J)

248991222939636192891612 13615 85120 06124 767

Surplus de chaleur

dégagée par effet joule, à

4 semaines d'essai, dans le

calorimètre actif lorsque les sondes de platine sont alimentées en permanence.

Surplus de chaleur

dégagée par effet Joule dans les sondes de platine. L'effet différentiel des mesures à deux calorimètres ne compense pas complètement cet effet puisque les histoires de température des deux calorimètres sont différentes.

BLPC octobre-décembre 2010

b a C [1].

P = U I = R I

Pourcentage d'erreur

commise sur l'estimation de la chaleur dégagée par le béton en fonction du courant d'alimentation des sondes de platine appliqué de façon permanente.

Calcul effectué pour le

béton du tableau 2. thermique au travers des parois du calorimètre QAB semble proportionnel à l'écart de température entre le cylindre étalon et le cylindre témoin. La régression linéaire est forcée au point 0,0 (écart de température

BLPC octobre-décembre 2010

[19]- [5]

șabĮș

Mise en évidence de la non

en fonction de l'écart de température entre le cylindre étalon et le cylindre témoin. Les écarts de mesure et la droite de régression linéaire sont représentés.

Dégagement de chaleur

d'une formulation de béton classique pour ouvrages d'art. Les données sont analysées avec un thermique soit fonction de la température soit constant et 15). Ces deux types de thermiques sont obtenus d'après les mêmes données d'étalonnage du calorimètre (4 paliers de température).

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