IBTS-77-RP-1000
Méthodes de formulation des bétons semi auto-plaçant
Jusqu’à ce jour, aucune méthode de formulation des BSAP n’a été élaborée à travers le monde. Cependant, certains auteurs s’inspirent de la méthode japonaise ou passe par des méthodes statistiques. On peut citer dans ce qui suit les démarches de la méthode japonaise.
Méthode Japonaise : La formulation des BSAP par l’approche développée à l’Université de Köchi se fait de manière sécuritaire, en privilégiant le volume de pâte au détriment des granulats. Les bétons obtenus sont sous dosés en granulats et par conséquent loin d’un optimum économique. Le surcoût engendré sur le matériau est compensé, au Japon, par les économies sur la main d’œuvre. Les principes de formulation et leur application sont les suivants :
Dosage des gravillons : Les chercheurs japonais ont montré que le risque de blocage est minimisé lorsque le volume du gravillon pour 1 m3 de béton est limité à la moitié de sa compacité. Par définition, la compacité d’un mélange de grains est le rapport du volume de grains et du volume total du système grains + vides. Elle dépend bien sûr du mode de compactage.
A défaut d’indication, nous avons choisi de la mesurer en suivant la procédure du LCPC. La compacité est pour chaque gravillon d’environ 0,57. Dans le cas de la formule de granulométrie 0/10 mm, le volume du gravillon est donc posé à 285 l/m3.
Dans le cas de la formule de granulométrie 0/14 mm, nous choisissons de répartir ce volume pour moitié en 6/10 et en 10/14.
Dosage du sable : Le volume du sable est posé forfaitairement à 40 % du volume de mortier du béton. La fluidité du béton est garantie par la réduction des frictions granulaires.
Dosage du liant : La méthode ne précise pas comment doser le liant. Néanmoins la quantité de ciment peut être fixée, par exemple, en respectant la donnée des normes (soit ici une masse minimale de ciment de 350 kg/m3).
Les rapports massiques eau sur ciment et filler sur ciment peuvent également être choisis sur des critères de résistance.
Dosage de l’eau et du super plastifiant : Les dosages en eau et en super plastifiant sont déterminés au moyen d’essais sur mortiers, dont le volume de sable est fixé à 40 %. On réalise des mesures d’étalement avec un cône à mortier et des mesures d’écoulement à l’entonnoir.
Transformations physico-chimiques de la pâte de ciment durcie
Au sein du matériau béton se déroulent des nombreuses réactions chimiques avec des cinétiques plus ou moins rapides. Ainsi tout au long de la vie du béton, celui-ci est sensible aux conditions d’humidité et de température de son environnement qui modifie ses caractéristiques Macroscopiques (durabilité, résistance…), nous présentons maintenant les intervalles de température pour lesquels se produisent des changements physico-chimiques de la pâte de ciment et du béton.
Analyse thermique :Une analyse thermogravimétrique ou thermo différentielle met en avant les transformations Physico-chimiques qui se produisent suite à l’élévation de la température. Ces modifications sont représentées sur les thermographes. Ces essais aident à analyser les différentes étapes et les modifications qui se produisent au sein du béton.
Méthode de cure (mûrissement)
Vaporisation de produits de cure formant membrane
Les produits de cure formant membrane sont composés de cire, de résines, de caoutchouc chloré et de solvants très volatils et servent à réduire on a retardé l’évaporation de l’eau du béton. Ils doivent être appliqués rapidement sur le béton frais ou sur les surfaces du béton après le décoffrage. De plus, ces produits doivent être vaporisés manuellement ou mécaniquement, en respectant le taux d’application recommandée par le manufacturier, et être appliqués au moment opportun. Leur utilisation est à éviter pendant la période de ressuage du béton [BEN KHADDA, 2006].
L’arrosage et la vaporisation d’eau
L’arrosage continu ou la vaporisation sont des méthodes de cure souhaitables lorsque la température ambiante est à 10°C et que le taux d’humidité relative est très faible. Le béton doit demeurer humide, car l’alternance de cycles de mouillage/séchage altère la qualité de surface [BEN KHADDA, 2006].
L’application des toiles imbibées d’eau
Les toiles imbibées d’eau sont faites de coton, de jute, de géotextiles ou d’autres matières capables de retenir l’eau et sont fréquemment utilisées. Les toiles doivent être exemptes d’apprêt ou d’autres substances incompatibles avec le béton ou qui peuvent le décolorer. Elles doivent être maintenues continuellement humides durant la période de cure afin d’éviter d’absorber l’eau du béton. Une pellicule de polyéthylène recouvrant la toile diminue le nombre d’arrosage et peut-être utilisé lorsqu’un arrosage soutenu est optionnel pour refroidir le béton [BEN KHADDA, 2006].
Importance et conséquences de la cure
La cure du béton est importante au début de sa prise et de son durcissement. L’eau peut quitter le béton fraîchement coulé par évaporation sur les surfaces non protégées.
L’évaporation empêche la réaction chimique de prise du béton de se faire correctement mettant en cause la résistance du béton. En effet, s’il y a moins d’eau que celle nécessaire à l’hydratation, il y aura moins de liaisons chimiques donc moins de force de cohésion entre les composés [ACC, 2014].
L’évaporation de l’eau provoque l’augmentation de la porosité. L’eau en partant crée des vides qui seront des espaces libres pour la venue des agents agressifs (chlorures, carbonates, les sulfates, les alcalins, les acides) et un logement pour l’eau gelée, … Cette porosité aurait donc pour conséquence une diminution de la durabilité du béton [ACC, 2014].
Des fissures peuvent également apparaître. L’eau de surface, en s’en allant à tendance à entraîner la matière avec elle. On a alors création de fissures, qui ont le même effet que les vides sur la durabilité et la résistance [ACC, 2014].
Effet de la température sur la résistance mécanique du béton
La température est une variable clé des conditions de durcissement des bétons, car il influe sur l’hydratation et les propriétés de la pâte de ciment ou du béton durci. La température d’hydratation a un impact significatif sur l’hydratation de la pâte de ciment et du béton [BERRABAH et al, 2016]. À court terme : selon [Neville, 2000], du fait de cette croissance accélérée des produits d’hydratations au sein de la matrice cimentaire, l’augmentation de la température de mûrissement accélère la prise et le durcissement du béton ce qui permet un décoffrage rapide à court terme, se traduisant par un gain accéléré de résistance. La résistance en compression à 28 jours peut être atteinte en seulement 24 heures.
À long terme : Cet effet sur la résistance s’inverse entre 7 et 15 jours d’hydratation du fait qu’une hydratation rapide présente une structure physique moins compacte [Neville, 2000]. En effet, une vitesse d’hydratation initiale rapide due à des températures élevées retarde l’hydratation subséquente et conduit à une distribution non uniforme des produits hydratés.
Selon [Klieger ,1996], plus la température de mûrissement est élevée, plus la résistance à court terme est élevée. Alors qu’à long terme, l’influence de la température est inversée, c’est-à-dire que plus la température initiale est élevée, moins bonnes sont les résistances [BERRABAH et al, 2016].
|
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
1.1 Contexte et Problématique
1.2 Organisation du document
PARTIE 1 : ETAT DE L’ART
ASPECTS THEORIQUES ET SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I : BETON SEMI AUTO-PLAÇANT
I.1 Introduction
I.2 Historique de béton semi Auto-plaçant
I.3 Définition de béton semi-auto plaçant
I.4 Avantages de BSAP
I.5 Domaines d’application
I.5.1 Exemple d’application de BSAP
I.6 Classes de consistance des bétons
I.7 Les composants d’un béton semi autoplaçant (BSAP)
I.7.1 Matériaux de base
I.7.1.1 Les granulats des BSAP
I.7.1.2. Le ciment
I.7.1.3. L’eau de gâchage
I.7.2 Additions minérales
I.7.3 Adjuvants chimiques
I.7.3.1 Les supers plastifiants
I.7.3.2. Les agents colloïdaux
a. Polymères naturels
b. Polymères semi-synthétiques
c. Polymères synthétiques
I.7.4 Autres additions
I.8 Bilan
I.9 Procédure de malaxage
I.10 Caractéristiques de BSAP
I.10.1 À l’état frais
Essai d’étalement
T400
Teneur en air
Essai de stabilité au tamis
I.10.2 A l’état durci
a- Résistance à la compression
I.11 Méthodes de formulation des bétons semi auto-plaçant
I.12 Conclusion
CHAPITRE II : CURE ET MURISSEMENT
II.1 Introduction
II.2 transformations physico-chimiques de la pâte de ciment durcie
II.2.1 Analyse thermique
II.3 la cure
II.3.1 Méthode de cure (mûrissement)
II.3.1.1 Vaporisation de produits de cure formant membrane
II.3.1.2 L’arrosage et la vaporisation d’eau
II.3.1.3 L’application des toiles imbibées d’eau
II.3.1.4 Nappe d’eau et l’immersion
II.3.1.5 Pellicules de plastique ou de papiers imperméables
II.3.2 importance et conséquences de la cure
II.3.3 Influence de la cure sur la résistance
II.3.4 Évaluation de la résistance en fonction de la cure
II.3.5 Influence de la cure sur la durabilité des bétons
II.4 Influence de la température sur le comportement du béton
II.4.1 Influence de la température sur le développement microstructural
II.4.1.1 Développement microstructural
II.4.2 Effet de la température sur la résistance mécanique du béton
II.5 Conclusion
PARTIE 2 : ETUDE EXPERIMENTALE
CHAPITRE III : CARACTERISATION DES MATERIAUX
III.1 Introduction
III.2 Caractéristiques du ciment
III.2.1 Composition chimique et minéralogique
III.2.2 Caractéristiques physiques
III.2.2.1 Masses volumiques (apparente et absolue)
III.2.2.2 Essai de consistance
III.2.2.3 Essai de prise
III.2.3 Caractéristiques mécaniques du ciment
III.2.3.1 Essais mécaniques sur les mortiers normalisés
III.3 Caractéristiques du sable et gravier
III.3.1 Carrière de Mazari à Tagma – Tlemcen
III.3.1.1 Situation géographique
III.3.1.2 Mode d’extraction
III.3.2 Analyses granulométrique
III.3.3 Propreté des granulats
III.3.4 Masse volumiques des granulats
III.3.5 Essai Micro-Deval
III.3.6 Coefficient d’absorption des granulats
III.3.6.1 Graviers
III.3.6.2 Sable
III.3.7 La compacité des granulats
III.3.8 Foisonnement des sables
III.4 Eau de gâchage
III.5 Caractéristiques de fille de calcaire
III.6 Caractéristiques l’adjuvant
III.7 Conclusion
CHAPITRE IV : RESULTATS ET INTERPRETATION
IV.1 Introduction
IV.2 Formulation du béton semi-autoplaçant
IV.3 Détermination massique des constituants
IV.3.1 Dosage des gravillons
IV.3.2 Dosage du sable
IV3.3 Dosage du ciment
IV.3.4 Dosage en eau
IV.3.5 Dosage d’addition (filler calcaire)
IV.4 Préparation des échantillons de béton semi-autoplaçant
IV.5 Caractéristiques des bétons semi auto-plaçant à l’état frais
IV.5.1 Essai étalement
IV.5.2 Essai de la stabilité au tamis
IV.6 Mode de cure
IV.7 Caractéristiques des bétons semi auto-plaçant à l’état durci
IV.7.1 Résistance à la compression des bétons
IV.7.2 Effet de la température de mûrissement sur la résistance du BSAP
IV.7.3 Influence d’une maturation combinée sur l’évolution de la résistance
IV.8 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Télécharger le rapport complet
