L’emploi de granulats dits “potentiellement réactifs” (PR) vis-à-vis de la Réaction Alcali-Silice (RAS) peut conduire à la dégradation des bétons. Pour pallier aux risques d’expansion de béton constitués de ces granulats, des ajouts minéraux tels les schistes calcinés (SC) peuvent être utilisés comme substituants au clinker. Ce travail a un double objectif qui est de mieux comprendre le rôle des SC pour lutter contre la RAS et le comportement du granulat PR calcaire siliceux de Brunnen en particulier vis-à-vis de la RAS.Parmi les granulats utilisés, le Brunnen a donc fait l’objet d’une caractérisation fine. La présence de silice micronique voire submicronique de type quartz monocristallin semble être très réactive par sa petite taille et pourrait être responsable de l’expansion des bétons à base de ce granulat. Les SC ont également fait l’objet d’une caractérisation détaillée. Malgré une minéralogie et une structure complexes, de la silice micronique a été distinguée. L’action des SC par rapport à la RAS a ensuite été étudiée en milieu réactionnel modèle et enfin en milieu béton. Les résultats montrent un effet bénéfique des SC en milieu réactionnel, malgré des conditions non optimales pour mettre en évidence la réaction pouzzolanique. De même, les SC permettent de diminuer les expansions de béton sous le seuil limite toléré dès 17 % de SC pour le silex et à 30 % de SC ou bien avec le ciment CEM II/B-M (S,T) 42,5 R (Robusto 4R-S) pour les calcaires siliceux. Les SC auraient un double effet pour inhiber la RAS par la fixation des alcalins sur les produits de la réaction pouzzolanique mais aussi par la neutralisation de ceux-ci sur sa silice micronique. / The use of the so-called “potentially reactive” (PR) aggregates, with respect to Alkali-Silica Reaction (ASR), leads to concrete degradations. In order to avoid the expansion of concrete made with them, some mineral additions such as burnt oil shales (SC) can be used as substituents to the clinker. The present work has a two aims, first to better understand the role of the SC against ASR and then the behavior of the siliceous limestone PR of Brunnen towards ASR. Among the aggregates used, the Brunnen was characterized. The presence of crypto to micro-SiO2, consisting of monocrystalline quartz, seems to be very reactive by its small size and would engender the expansion of concretes based on this aggregate. Despite a mineralogical and textural complexity, a micro-SiO2 was highlighted. The action of SC towards ASR was then studied by a model reactor and finally in concretes. Results show a beneficial effect of SC in the model reactor, in spite of non optimal conditions to show the pozzolanic reaction. As far as that goes, SC allowed the decrease of concrete expansions under the threshold limit for a 17 %wt of SC for flint and 30 %wt of SC or with CEM II/B-M (S,T) 42,5 R (Robusto 4R-S) for siliceous limestones. SC could have a dual effect of inhibiting ASR by fixing alkalis on products of the pozzolanic reaction and also neutralizing alkalis on its micro-SiO2.

Ce travail a permis de proposer un modèle de gonflement multi-échelle pour des calcaires siliceux soumis à la réaction alcali-silice. En présence de portlandite et de base alcaline, l'attaque du réseau siliceux par les ions hydroxyles favorise l'accumulation de tétraèdres silicates Q3 à l'origine du gonflement chimique des inclusions siliceuses. De part leur confinement dans la matrice carbonatée, leur expansion conduit au gonflement des calcaires siliceux, eux-même entraînant le gonflement des éprouvettes béton. L'influence de la texture de la matrice carbonatée apparaît comme un paramètre important dans la transmission des contraintes générées par les inclusions siliceuses à la matrice poreuse ciment.<br /><br />La présence d'un effet de pessimum dans les calcaires siliceux a été mise en évidence sur des formulations béton à base de sable et de gravillons calcaires siliceux réactifs. Un modèle chimique basé sur le gonflement du sable réactif et la fixation non expansive d'une part des alcalins par les tétraèdres silicates Q3 initiaux des gravillons décrit bien le phénomène observé.