Paramètres influencants la formulation des BAP

PARAMETRES INFLUENCANTS LA FORMULATION DES BAP

Par définition, un béton autoplaçant (BAP) est un béton très fluide, homogène et stable, qui se met en place par gravitation et sans vibration. Il ne doit pas subir de ségrégation et doit présenter des qualités comparables à celles d’un béton vibré classique. Le terme de béton autonivelant peut aussi être utilisé mais il concerne plutôt des applications horizontales (dallage par exemple). Ces bétons présentent plusieurs propriétés qui justifient l’intérêt nouveau que leur portent les industriels [11]:

Cependant, ces avantages s’accompagnent fatalement de certains inconvénients :
– augmentation du coût des matières premières (additions, adjuvants),
– modifications des outils de fabrication (outils de mise en place).
Plusieurs approches de formulation des BAP ont été élaborées à travers le monde (approche japonaise, approche suédoise, approche du LCPC, etc.) pour répondre aux exigences d’ouvrabilité de ce type de béton.

Deux grandes familles prévalent actuellement :

• La première approche de formulation :
Elle concerne des formulations fortement dosées en ciment et contenant une proportion d’eau réduite. La quantité de ciment très importante (450 à 600 kg/m3 ) est nécessaire pour augmenter le volume de pâte afin d’améliorer la déformabilité du mortier. Ce volume important de pâte limite par conséquent les interactions inter granulats (dont la quantité est parallèlement diminuée) et l’utilisation d’adjuvants tels que les superplastifiants et les agents de viscosité permettent d’en contrôler la fluidité et la viscosité. Cette approche de formulation conduit toutefois à des bétons de hautes performances mécaniques, onéreux et mal adaptés à des ouvrages courants.

– Un volume de pâte élevé
Les frottements entre granulats sont source de limitations vis-à-vis de l’étalement et de la capacité au remplissage des bétons. Le rôle de la pâte (ciment + additions + eau efficace + air) étant précisément d’écarter les granulats, son volume dans les BAP est donc élevé (330 à 400l/m3) .

• Une deuxième famille de formulations
Elle repose sur le remplacement d’une partie du ciment par des fines minérales [14]. Ces additions, comme les fillers calcaires par exemple, permettent d’obtenir un squelette granulaire plus compact et plus homogène. La quantité d’adjuvant nécessaire à l’obtention d’une fluidité et d’une viscosité données est alors diminuée. Leur utilisation conduit également à conserver des résistances mécaniques et des chaleurs d’hydratation raisonnables.

– Une quantité de fines (Ø < 80 μm) importante
Les compositions de BAP comportent une grande quantité de fines (environ 500 kg/m3) pour limiter les risques de ressuage et de ségrégation. Toutefois, le liant est fréquemment un mélange de deux, voire trois constituants, pour éviter des chaleurs d’hydratation trop grandes (et un coût de formule trop élevé). Ce sont les exigences de résistance à la compression, les critères de durabilité et les paramètres d’ouvrabilité (fluidité) qui déterminent le choix de ces additions (cendre volante, laitier de haut fourneau, filler calcaire, etc., le filler calcaire étant l’une des additions fréquemment rencontrées dans les formulations de BAP) et leur proportion respective. L’introduction d’additions minérales entraîne une modification de la porosité de la matrice cimentaire et influence les caractéristiques mécaniques et autoplaçantes du béton.

Cahier des charges minimum à l’état frais

Plusieurs spécificités de composition des BAP découlent de ces diverses approches.
– Un BAP doit s’écouler naturellement sous son poids propre (avec un débit suffisant), c’est à dire avoir un étalement et une vitesse d’étalement importants.
– Un BAP doit aussi pouvoir remplir, sans vibration, des zones confinées et une grande fluidité du béton peut ne pas être suffisante pour cela. En effet, lors de son écoulement au droit d’un obstacle, les gravillons cisaillent le mortier et ont tendance à entrer en contact les uns avec les autres si ce dernier ne résiste pas suffisamment au cisaillement .

– Un BAP doit présenter une bonne résistance à la ségrégation statique jusqu’à la prise du béton, pour des raisons évidentes d’homogénéité de ses propriétés mécaniques.
– De plus, le ressuage d’un BAP ne doit pas être trop fort car ceci peut générer une chute d’adhérence des armatures, par rapport à celles situées En zone inférieure lors du coulage, ainsi que l’apparition de fissures [15].

En résumé, le principal problème dans la formulation d’un BAP est de concilier des propriétés a priori contradictoires comme la fluidité et la résistance à la ségrégation et au ressuage du béton.

Particularités de la composition des BAP

Malgré les différentes méthodes de formulation existantes, certaines caractéristiques demeurent intrinsèques aux BAP mais peuvent légèrement différer d’une approche à l’autre.

L’emploi de superplastifiants

La fluidité des BAP est obtenue en ajoutant des superplastifiants. Ces fluidifiants sont identiques à ceux employés pour les autres types de béton, à savoir des polymères de type polycarboxylate, polyacrylate/polyacrylate ester acrylique. Cette adjuvantation ne doit pas être trop élevée (proche du dosage de saturation) sous peine d’augmenter la sensibilité du béton à des variations de teneur en eau vis-à-vis du problème de la ségrégation et du ressuage. Les superplastifiants interagissent avec les particules du ciment et des fines en s’adsorbant à leur surface pour diminuer le phénomène de floculation au contact de l’eau. Ainsi, les particules sont dispersées par combinaison d’effets électrostatiques et stériques et la proportion d’eau libre est plus importante [16].

Un faible volume de gravillon

Les BAP peuvent être formulés avec des granulats roulés ou concassés. Cependant, comme nous l’avons vu précédemment, il faut en limiter le volume car les granulats sont à l’origine du blocage du béton en zone confinée. Toutefois, comme ils conduisent par ailleurs à une augmentation de la compacité du squelette granulaire du béton, ils permettent de réduire la quantité de liant nécessaire à une bonne ouvrabilité et une résistance souhaitée. Ces deux facteurs conduisent à prendre pour les BAP un rapport gravillon/sable (G/S) de l’ordre de 1, qui peut être corrigé suivant le confinement de la structure étudiée. Le diamètre maximal des gravillons (Dmax) dans un BAP est compris classiquement entre 10 et 20 mm, mais comme les risques de blocage pour un confinement donné augmentent avec Dmax, cela conduit à diminuer le volume de gravillon. En résumé, les composants de base d’une formulation de BAP sont identiques à ceux d’une formulation de béton vibré mais leurs proportions sont différentes. Afin d’obtenir les propriétés requises à l’état frais d’un BAP, une importante quantité de fines et l’incorporation d’adjuvants (notamment les superplastifiants) sont nécessaires.

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Table des matières

Introduction générale
CHAPITRE I : Etude Bibliographique
Introduction
1. Intérêt techniques et impact socio-économiques
1.1. Mise en œuvre
1.2. Domaine d’emploi
1.3. Impact socio-économique
2. Paramètres influencants la formulation des BAP
2.1. Cahier des charges minimales à l’état frais
2.2. Particularité de la composition des BAP
2.2.1. L’emploi de superplastifiants
2.2.2. Un faible volume de gravillon
2.2.3. les additions
2.2.3.1. Les cendres volantes
2.2.3.2. Fumées de silice
2.2.3.3. Filler calcaire
2.2.3.4. Laitiers de hauts fourneaux
2.2.4.Role des additions
3. Rappel sur les laitiers de haut fourneau
3.1. Traitement du laitier au complexe sidérurgique d’EL HADJAR
3.1.1. composition chimique
3.1.2. Granulométrie
3.1.3. masse volumique
3.1.4. Hydraulicité du laitier granulé
3.2. utilisation du laitier granulé
3.3. conclusion
CHAPITRE II : Méthodes de formulation et caractérisation des bétons autoplacants
1. Quelques méthodes de Formulation
1.1. Pratique actuelle de la formulation des BAP
1.2. Méthode japonaise proposée par Okamura et al
1.3. Méthode française (LCPC) : proposée par De Larrad et al
1.4. Méthodes basées sur l’optimisation du squelette granulaire
2. Caractérisation des BAP à l’état Frais
2.1. Mobilité en milieu non confiné
2.2. Mobilité en milieu confiné
2.2.1. Présentation des essais
2.2.1.1. capacité d’écoulement a travers les armatures
2.3. Stabilité
2.3.1. Résistance à la ségrégation
2.3.2. Ressuage
3. Propriétés des BAP à l’état Durci
3.1. Propriétés Mécaniques
3.1.1. Résistance mécanique
4.conclusion
CHAPITRE III : MATERIAUX ET PROCEDURES
Introduction
1. Matériaux
1.1. Ciment
1.2. Granulats
1.3. Adjuvant
1.4. Addition minéral
2. Essais et procédures
2.1. Confection des bétons
2.2. Essais effectués sur le béton frais
2.3. confection des éprouvettes
2.4. mode de mûrissement
2.5. Essais réalisés sur le béton durci (résistance à la compression)
3. conclusion
CHAPITRE IV : Formulation et caractérisation des bétons d’étude
Introduction
1. Critères exigés pour la formulation du béton
1.1. Dimension maximale des granulats
1.2. Résistance
1.3. Ouvrabilité
1.4. Agressivité du milieu ambiant
1.5. Adjuvant ( Superplastifiant)
2. Formulation des bétons d’étude
3. Optimisation des BAP
CHAPITRE V : L’influence des additions sur l’ouvrabilité et la résistance à la compression de BAP
1. L’influence des additions sur l’ouvrabilité et la résistance à la compression de BAP
2. discussion des résultats
Conclusion générale