Soutenance mémoire
Les bétons fluides ont été developpés depuis une vingtaine d’années. Ils sont encore actuellement classés comme des nouvelles gammes de bétons car une attention gradissante est portée à leurs formulations. La spécificité des bétons fluides par rapport aux bétons traditionnels réside par le fait qu’ils sont extrêmement fluides et qu’ils ne nécessitent pas de vibration pour être mis en œuvre. Se compactant sous l’effet de leur propre poids, ils peuvent être coulés dans des zones très ferraillées ou dans des zones d’architecture complexe et difficilement accessibles.
GENERALITES SUR LES BETONS
LES COMPOSANTS DU BETON
Les trois composants de base d’un béton sont : l’eau, le ciment et les granulats. Des additifs peuvent y être rajoutés dans le but de modifier les propriétés telles que la maniabilité et la résistance mécanique. Le béton est donc un matériau hétérogène dont les caractéristiques physico-chimiques et mécaniques des divers constituants sont différentes et chacun de ses composants joue un rôle bien précis dans le mélange.
Le ciment portland est un mélange composé, suivant le cas, de clinker, de gypse, finement broyés et d’ajouts éventuels. La taille des grains du ciment portland ordinaire varie de quelques microns à 150 microns. Ses caractéristiques granulaires sont exprimées au travers de sa granulométrie et de sa finesse. La finesse est souvent caractérisée par sa surface massique ou surface de Blaine qui représente la surface totale des grains de ciment rapportée à la masse ; elle s’exprime en cm2 /g. La finesse habituelle est de l’ordre de 3000 cm2 /g, elle passe à 4000 cm2 /g et plus pour les ciments à forte résistance au jeune âge. Le clinker est obtenu par cuisson à 1450°C suivi d’une trempe de mélange d’environ 80 % de calcaire (CaCO3) et 20 % d’argile. L’argile est composée de silice (SiO2), d’alumine (AI2O3) et d’autres phases qui sont présentés à faible proportions telles que l’oxyde de fer (Fe2O3), le magnésium (MgO), l’oxyde de potassium (K2O), l’oxyde de sodium (Na2O). Ces oxydes sont présents dans le clinker sous forme de cristaux de silicate tri-calcique C3S (Ca3SiO5) dénommé alite), de silicate bi-calcique C2S et d’autres phases mineures. Le C2S, le C3A et le C4AF représentent respectivement 15 à 30%, 5 à10% et 5 à 15% du clinker classique.
Les granulats proviennent dans la plupart des cas des roches naturelles. La forme, la texture de la surface et la concentration en granulats influent d’une manière considérable sur le comportement du béton à l’état frais. L’eau présente dans le béton joue deux fonctions principales : elle lui confère sa maniabilité à l’état frais (ses propriétés rhéologiques) et assure l’hydratation du ciment. L’eau est constituée de molécules polaires de H2O.
Ces particules exercent les unes et les autres des forces d’attraction de type Van der Waals qui jouent un rôle fondamental sur ses propriétés rhéologiques. L’eau étant un milieu diélectrique, elle modifie les forces inter granulaires et son action n’est pas négligeable pour les grains très fins (ciment et les fines). Les superplastifiants sont des adjuvants à haut pouvoir de réduction d’eau. Ils ont pour rôle de maintenir une maniabilité donnée tout en diminuant la quantité d’eau dans le béton. Ils permettent ainsi d’obtenir un béton plus résistant en raison de la réduction de l’eau. A titre indicatif, les superplastifiants permettent de réduire la teneur en eau de 25 à 35% tout en gardant une mêle maniabilité.
Dans le béton, la pâte qui est le mélange de ciment et d’eau et éventuellement avec des ajouts, présente à l’intérieur du béton joue à la fois le rôle de liant et de remplissage. C’est l’élément actif du béton et elle représente environ 30% du volume du béton. Les granulats constituent un squelette inerte dispersé dans cette pâte. La présence des granulats dans le mélange limite la propagation des fissures de la pâte due au retrait.
FORMULATION DE BETON ORDINAIRE PAR LA METHODE DREUX GORISSE
Cette méthode est une des plus utilisées pour la fabrication du béton. Les abaques de Dreux, permettent une approche pratique d’une composition de béton répondant à des objectifs déterminés. Dans la suite, nous allons détailler la démarche.
Données de base
En général, les données suivantes sont déterminées par le cahier des charges du projet, les conditions du chantier ou la disponibilité des matériaux.
Nature de l’ouvrage
La connaissance de la nature de l’ouvrage est nécessaire : ouvrage massif ou au contraire élancé et de faible épaisseur, faiblement ou très ferraillé.
Il sera nécessaire de connaître l’épaisseur minimale et les dispositions des armatures dans les zones les plus ferraillées : distance minimale entre elles et couvertures par rapport au coffrage.
Ouvrabilité désirée
Elle est en fonction de la nature de l’ouvrage (plus ou moins massifs ou plus ou moins ferraillé), de la difficulté du bétonnage, des moyens de serrage, etc…
GÉNÉRALITÉS SUR LES BÉTONS FLUIDES
PROPRIETE DES BETONS FLUIDES
Les bétons fluides sont des bétons capables de s’écouler sous leur propre poids, quel que soit le confinement du milieu, et reste homogène au cours de l’écoulement (absence de ségrégation dynamique) et en place (absence de ségrégation statique). La mise en pace sous la seul effet de la gravité nessecite une grande fluidité du mélange, mais il est aussi indispensable que le béton fluide conserve une stabilité satisfaisante et une parfaite homogénéité. Ces deux propriétés contradictoires sont obtenus par l’ajout et le dosage adequat de superplastifiants et de fines et / ou l’emploi de d’agents de viscosité. Le béton fluide doit etre assez fluide pour remplir les coffrages sans apport de vibrations sous l’effet de son propre poids.
Les bétons fluides y compris les bétons autoplaçants (bétons très fluides) sont formulés différemment du béton classique car il s’agit de concilier deux propriétés contradictoires: la fluidité et la stabilité. En général, les bétons fluides possèdent un même dosage en ciment et en eau que les bétons ordinaires (BO), ainsi que le volume de sable assez proche. C’est donc principalement l’ajout d’une addition qui sert de substitut aux gravillons .
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PARTIE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I: GENERALITES SUR LES BETONS
I. LES COMPOSANTS DU BETON
II. FORMULATION DE BETON ORDINAIRE PAR LA METHODE DREUX GORISSE
1. Données de base
1.1. Nature de l’ouvrage
1.2. Ouvrabilité désirée
1.3. Diamètre maximale des granulats (Dmax)
2. Dosage en ciment
2.1. Dosage en eau
2.2. Tracé de la courbe granulaire de référence
2.3. Coefficient de compacité (δ)
2.4. Dosage des granulats
CHAPITRE II: GÉNÉRALITÉS SUR LES BÉTONS FLUIDES
I. PROPRIETE DES BETONS FLUIDES
II. INFLUENCE DES PARAMETRES DE FORMULATION SUR LES PROPRIETES
A L’ETAT FRAIS DU BETON FLUIDE
1. Influence des superplastifiants
2. Influence des fines d’ajout
3. Influence de volume de pate élevé
4. Influence de volume de gravillons
III. MISE EN OEUVRE DES BETONS FLUIDES
IV. QUELQUES OUVRAGES REALISES AVEC DES BETONS FLUIDES A MADAGASCAR
CHAPITRE III: LES ESSAIS DE CARACTERISATION DES BETONS FLUIDES
I. ESSAI D’AFFAISSEMENT AU CONE D’ABRAMS OU SLUMP TEST
1. Materiel utilisé
2. Mode opératoire
II. ESSAI DE RETRAIT
IV. RESISTANCES SUR EPROUVETTES
1. L’essai de compression
1.1. Principe de l’essai
1.2. Spécifications
1.2.1. Eprouvettes
1.2.2. Confection et conservation des éprouvettes
1.2.3. Moulage et serrage
1.2.4. Machine d’écrasement
1.3. Opérations préparatoires
1.3.1. Précautions contre la dessiccation
1.3.2. Détermination du poids volumique de l’éprouvette
1.4. Conduite de l’essai
2. L’essai de traction
PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES
INTRODUCTION
CHAPITRE IV: CARACTERATION DES MATIERES PREMIERES
I. LE CIMENT CEM II/A –V- 42,5
1. Caractéristiques physiques
2. Caractéristiques mécaniques
3. Caractéristiques chimiques
3.1. Composition
II. LES GRANULATS
1. Teneur en eau (%W)
2. Masse volumique apparante (ρ)
3. Masses volumiques absolues (σ)
3.1.1. Masses volumiques absolues des sables
3.1.2. Masse volumique absolue des gravillons
4. Equivalent de sable
5. Coefficient de Los Angeles du gravillon
6. Essai d’usure micro – deval
6.1. But et principe de l’essai
6.2. Appareillages
6.3. Matériau soumis à l’essai
6.4. Mode operatoire
7. Analyses granulométriques
8. Module de finesse (Mf)
9. Coefficients d’aplatissement (CA) et coefficients volumétrique (CV)
10. Résultats
III. LES FILLERS
1. FILLER CIPOLIN (F1)
2. FILLER DOLOMIE (F2)
IV. L’EAU DE GACHAGE
V. LE SUPERPLASTIFIANT
1. LE SIKA ®VISCOCRETE®TEMPO12
2. LE RHEOBUILD 561
VI. CONCLUSION
CHAPITRE V: METHODE DE FORMULATION DU BETON FLUIDE
I. FORMULATION DE BETON ORDINAIRE A PARTIR DE LA METHODE DREUX GORISSE
1. Estimation de la resistance en compression à 28 jours du BO
2. Calcul de dosage des granulats (pour 1 m3 de béton)
1.1. Détermination des proportions des granulats à partir de la courbe de référence
1.2. Calcul de dosage en Sr, Sc, g et G
3. Résultats et interprétation
II. FORMULATION DE BETON FLUIDE A PARTIR DE LA RECOMMANDATION DE L’AFGC
1. Dosage en Ciment
2. Dosage en Eau
3. Dosage en Filler cipolin et en Filler dolomie
4. Dosage en superplastifiant
5. Dosages en sable et en gravillon
III. RECAPITULATION DE FORMULATION DU BFL DANS LE PREMIER OUVRAGE
IV. FORMULATION DES BFL EN UTILISANT LES DEUX FILLERS ET LES DEUX SUPERPLASTIFIANTS
1. BFL2 obtenu à partir de filler cipolin et de sika viscocrète tempo 12
2. BFL3 obtenu à partir de filler dolomie et de sika viscocrète tempo 12
3. BFL4 obtenu à partir de filler cipolin et de rhéobuild 561
4. BFL5 obtenu à partir de filler dolomie et de rhéobuild 561
5. Discussion et interprétation
CHAPITRE VI: APROCHE ECONOMIQUE ET ENVIRONNEMENTALE
I. ETUDE DES COÜTS POUR CONFECTIONER 1m3 DE BO ET DES BFL
II. DISCUSSION
III. ENVIRONNEMENT ET BETONS FLUIDES
1. L’Impact sociaux
2. Le bilan de CO2
3. L’analyse du cycle de vie
CONCLUSION GENERALE
