Soutenance mémoire
Théories de l’hydratation du ciment
INTRODUCTION GENERALE
Le béton a conquis le marché de la construction de manière hégémoniale au détriment des autres matériaux fortement utilisés ancestralement, à telle enseigne que le produit que l’homme consomme après l’air et l’eau est le béton. Pour garder cette place, le lobby du béton invente de nouveaux matériaux, toujours plus rapide à mettre en œuvre, moins onéreux et esthétique.
On connait le tissu imprimé, le papier imprimé aux motifs décoratifs les plus harmonieux mais il fallait aller aux Etats-Unis pour s’extasier devant du béton imprimé. Ce procédé américain (béton imprimé) éprouvé et amélioré depuis plus d’un siècle a de nombreux avantages ; utilisé couramment aux Etats-Unis, avec 80% des aménagements publics, connaît actuellement un succès grandissant dans le monde. Le béton imprimé et sa surface joliment habillée grâce à un procédé de décoration est maîtrisé dans notre pays par plusieurs entreprises dont la société Lafarge Algérie. Sous son nom commercial Artevia Empreinte, ce dernier consiste à appliquer une empreinte sur un support encore frais (chape béton traditionnelle ou ragréage spécial impression) de manière à imprimer un motif en relief. C’est une alternative intéressante aux enrobés en matière de coût et de diversité. Le choix des dessins des empreintes est très varié et permet tous types de décors.
Ce béton décoratif vient de faire son entrée dans la wilaya de Tlemcen, avec ses applications basiques il en est encore à ses débuts. Nous pouvons le rencontrer surtout dans des aménagements publics tels que : les allées, les trottoirs, etc.
Le savoir-faire lié à la réalisation des empreintes sur une surface horizontale de béton fraîchement coulé dépend du climat et de sa clémence, surtout d’une température ambiante modérée ; ce qui n’est pas toujours le cas par rapport aux différentes saisons et différents territoires. La problématique que nous traitons dans ce projet de fin d’études est celle du laboratoire de recherche de l’entreprise Lafarge Algérie ; elle se résume dans la question suivante :
« Quel impact peut avoir la température du milieu sur le temps de prise du béton imprimé ? ».
Afin de tenter de répondre à ce questionnement, l’approche méthodologique que nous avons choisie est de suivre les étapes d’une application du béton imprimé à l’échelle réelle :
de la préparation à la mise en œuvre jusqu’à la confection, élaborer ensuite une synthèse bibliographique pour comprendre les phénomènes liés à la prise et le durcissement du béton adjuvanté et les agents qui ont un impact directe la prise particulièrement et in fini porter la réflexion sur un programme expérimental qui répond au laboratoire à la problématique en faisant le bon choix sur les mélanges associés à ce béton ainsi que les outils utilisés pour la mesure des temps de prise.
Nous avons divisé notre mémoire en trois chapitres :
Le premier est consacré au béton imprimé. Nous commençons par présenter la société Lafarge en se concentrant sur l’un de leur produit qui fait l’objet de notre recherche : le béton imprimé et nous mettons en revue ces applications récentes dans la wilaya de TLEMCEN.
Le deuxième chapitre est consacré à une étude bibliographique. Nous présentons dans un premier lieu, un rappel sur la prise et le durcissement des bétons et dans un second temps, nous abordons l’étude comparative du comportement de bétons et des mortiers. Enfin, nous mettons en exergue les procédures des essais normalisés.
Le dernier chapitre est quant à lui consacré à la caractérisation des matériaux utilisés et au programme expérimental préconisé. Après avoir arrêté la formulation de notre mortier associé au béton imprimé, nous discutons les résultats de ce travail où la température est la grande variable.
Ce mémoire sera clôturé par une conclusion générale tout en synthétisant les principaux résultats trouvés et en suggérant des perspectives sur l’emploi du béton imprimé.
BETON IMPRIME
Introduction
L’histoire du béton est étroitement liée à celle du ciment portland. L’évolution du béton a permis d’en faire un matériau de choix qui ouvre autant de possibilités dans le domaine de la construction, qui n’a de limites que la créativité et l’imagination de l’homme. Parmi ces possibilités, le béton imprimé qui fait son entrée vers 1970 ; il est aussi désigné comme « béton empreinte ». Ce dernier est un béton décoratif obtenu, par apposition d’un moule de différents motifs sur la surface du béton frais avant son durcissement, afin de faire apparaître diverses formes en empreinte. Artevia Empreinte, béton conçu par la société Lafarge, est une solution esthétique et économique en béton décoratif qui rappelle l’aspect des matériaux traditionnels.
Au début du béton imprimé, le choix des motifs et couleurs était limité jusqu’à ce que le matériau gagne en popularité. À partir de là, une panoplie de modèles et de couleurs est apparue. Afin de pouvoir utiliser ces bétons décoratifs, il apparait nécessaire d’avoir une bonne maîtrise du mécanisme de prise en surface en fonction de la température ambiante, surtout si on y ajoute des produits durcisseurs.
Présentation de LAFARGE
Lafarge est une entreprise multinationale, qui sous ce nom commercial, produit et vend principalement du ciment, des granulats et du béton prêt à l’emploi dans le monde entier.
Ses produits et solutions de construction sont utilisés pour construire ou rénover des logements, bâtiments et infrastructures.
Sur la base de son chiffre d’affaires et d’analyses internes et externes, Lafarge est un leader mondial des matériaux de construction et du marché du ciment. Il est deuxième producteur mondial de granulats et quatrième producteur de béton prêt à l’emploi.
Les activités de l’entreprise Lafarge en Algérie
En janvier 2008, Lafarge acquiert l’activité cimentière du groupe égyptien Orascom (Orascom Building Materials Holding S.A.E), qui lui apporte une position de leader au Moyen-Orient et en Afrique.
Lafarge Algérie est le 2éme producteur de matériaux de construction à travers ses activités « ciment, granulats, béton et plâtre ». Lafarge Algérie possède 2 cimenteries )M’sila et Oggaz) avec une capacité totale de production de 8,6 MT/an et gère en partenariat avec le GICA, la cimenterie de Meftah 1 MT/an. Une nouvelle cimenterie en partenariat est en cours de construction à Biskra.
L’activité béton compte 25 centres de production de béton pour une capacité totale d’un million de mètre cube. Lafarge Algérie opère en partenariat avec Cosider, une usine de production de plâtre COLPA, une unité de production de sac à BBA, un terminal d’ensachage près de Constantine, un laboratoire applicatif des matériaux de construction à Rouïba et vient de lancer la 1ère enseigne de vente des matériaux de construction BATISTORE.
Pour la partie béton prêt à l’emploi et pour l’année 2014, la production de Lafarge est estimée à environ 950000 m3 représentant moins de 20 % du marché national.
Le béton imprimé LAFARGE (Lafarge lexique, 2014)
L’entreprise Lafarge Algérie met à la disposition de ses clients une vingtaine de variété de bétons répondant à des attentes variées. Parmi ces bétons, le béton imprimé est sujet de notre travail de fin d’études et fera donc l’objet, dans ce chapitre, d’une présentation détaillée.
Le béton imprimé désigné sous le nom commercial d’Artevia Empreinte chez Lafarge est une technique consistant à imprimer à l’aide de matrices (moules spéciaux), des dessins ou des motifs à la surface d’un béton frais. Le résultat que l’on obtient dépend du choix des matrices, de la coloration et de la finition de surfaces (Abdo et Batut, 2011).
Artevia Empreinte est un béton pouvant être utilisé dans la structuration de surface avec des motifs variés (pavés, dalles, etc.) en vue d’obtenir un aspect visuel choisi au préalable (voir figure 1.2).
Ce type de béton est idéal pour personnaliser des aménagements extérieurs en voirie ou en environnement de bâtiment et cela grâce aux nombreuses teintes et motifs qu’il offre. A ce titre, Artevia Empreinte peut être utilisé pour tous types d’aménagements tels que :
Aménagements publics : allées de circulation, voiries de lotissement, trottoirs, passages piétons, rues piétonnes, parvis, places, parkings, cours d’écoles, etc.
Aménagements privés : accès, descentes de garage, allées de jardins, abords, terrasses, plages de piscine, etc (Lafarge, 2014).
Artevia Empreinte allie les avantages du matériau béton en termes de durabilité (classe d’exposition est au minimum : XF1), d’économie et de facilité de mise en œuvre avec l’esthétique des matériaux traditionnels. Il permet de différencier entre les espaces piétonniers et circulés, de résister à l’usure, de s’adapter aux sols de faible portance, de réduire les épaisseurs des terrassements, d’être posé rapidement ; mais surtout un entretien simple.
La formulation et la fabrication d’Artevia Empreinte répondent donc aux spécifications demandées notamment en termes de classe de résistance à la compression, de classe d’exposition, de classe de consistance )classe d’affaissement(, de dimension maximale nominale des granulats (Dmax) et de classe de teneur en chlorures. Artevia Empreinte peut être coulé avec la goulotte du camion-toupie, à la benne, à la pompe ou au tapis. Sa mise en œuvre suit les prescriptions du DTU 212 (NF P 18-201) “Exécution des ouvrages en béton” (Lafarge, 2014).
Suivant le procédé d’exécution adopté, des précautions doivent être prises quant à la mise en œuvre du béton. Elle se fait dans des conditions météorologiques particulières. Les paramètres à considérer sont :
La température ambiante ;
L’humidité relative de l’air ;
la variation de température entre le jour de bétonnage et la première nuit.
Le choix du procédé doit tenir compte du type de chantier à réaliser et de la nature du trafic prévu (Abdo et Batut, 2011).
Le matériel utilisé pour l’exécution d’Artevia Empreinte, est composé de raclette, de pelle, de règle de mise à niveau, d’une truelle, de taloche, de lisseuse, De joints )PVC…(, d’une scieuse à disque ou de matériaux prévus au calepinage (voir figure 1.3)
Les étapes du coulage du béton seront expliquées en prenant comme exemple l’expérience à laquelle nous avons assisté et qui a été démontrée par l’applicateur de Lafarge lors de sa visite à l’université Abou Bekr Belkaid Tlemcen le 26 février 2015. Toutes les étapes de la fabrication sont illustrées par des photos que nous avons prises durant cette journée.
La formulation utilisée pour le béton est la formulation de référence (Boukli, 2009) préconisée par l’équipe matériaux granulaires au laboratoire de recherche Eau et Ouvrages dans leur Environnement (EOLE) de l’université de Tlemcen. Faisant suite à la mise en place du mélange dans le coffrage qui a été préparé à cet effet, au-dessus d’une feuille en polyane, le béton est tiré à la raclette et le niveau réalisé à la règle, ensuite taloché et lissé en insistant sur les bordures et les angles afin de ne laisser aucune sans vague, ni creux apparent sur la surface (voir figure 1.4).
Ensuite, vient l’opération d’épandage du colorant et le lissage de la surface )figure 1.5(. Il faudra de nouveau insister sur le lissage de la même surface et particulièrement au niveau des contours (figure 1.6).
Le produit de démoulage est enfin saupoudré sur la surface du béton coulé (cf. figure 1.7) et infini, on imprime la surface lisse et colorée du béton frais à l’aide de moules. Les empreintes sont complétées sur les bords à l’aide de l’outil adapté le cas échéant (figure 1.8). Dans les 48 heures après le coulage, le béton sec est lavé à l’eau et les joints sciés (figure 1.9)
A la fin du chantier, et pour faciliter l’entretien, une résine de protection de surface y est imprégnée en vue d’empêcher la pénétration de produits nocifs au béton et facilitera l’élimination des salissures superficielles par simple lavage.
Les applications du béton imprimé à Tlemcen
Nous présentons dans le tableau 1.1, un panorama non exhaustif des expériences réalisés à l’aide du béton imprimé dans la wilaya de Tlemcen. Il s’agit de huit opérations récentes, relatives à des aménagements publics extérieurs, particulièrement l’aménagement de trottoirs ou certaines allées.
Conclusion
Dans ce chapitre, nous nous sommes intéressées au béton imprimé et à ses spécificités sachant que ce dernier est déjà usité dans la wilaya de Tlemcen. Les informations que nous avons citées, nous les avons obtenues grâce au site de la société Lafarge.
Le béton imprimé offre un aspect d’imitation d’éléments naturels, volontairement assumé. Doté d’un large choix de teintes et de motifs, il répond à tous les projets d’aménagements et une esthétique collant parfaitement avec sa qualité première : la résistance, cela s’explique grâce aux durcisseurs de surface.
Afin de mieux comprendre le rôle des durcisseurs appliqués au béton imprimé en fonction du climat et pour répondre à la demande de la société Lafarge Algérie, nous allons tenter à travers des essais au laboratoire de trouver une réponse.
|
Table des matières
RESUME
ABSTACT
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 : BETON IMPRIME
1. Introduction
2. Présentation Lafarge
2.1. Les activités de l’entreprise Lafarge en Algérie
3. Le béton imprimé Lafarge
4. Les applications du béton imprimé à Tlemcen
5. Conclusion
CHAPITRE 2 : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
1. Introduction
2. Rappels sur la prise et durcissement des bétons
2.1. Théories de l’hydratation du ciment
2.1.1. Historique
2.1.2. Théories actuelles
2.2. Réaction d’hydratation
2.2.1. Hydratation des silicates
2.2.2. Hydratation des aluminates
2.3. Cinétique d’hydratation
2.4. Influence du matériau
2.4.1. Nature du liant
2.4.2. Nature des autres constituants du béton
2.4.3. Influence du milieu
2.4.4. Les adjuvants modifiant la prise et le durcissement
2.4.4.1. Les retardateurs de prise
2.4.4.2. Les accélérateurs de prise et les accélérateurs de durcissement
2.5. Fausse prise
3. Etude comparatif du comportement de bétons et de mortiers
3.1. Mortiers de béton équivalent )MBE(
3.2. Mortiers thermiquement équivalent )MT(
3.3. Comparaison des deux mortiers
3.4. Mortiers classiques du béton )MB(
4. Procédures d’essais normalisés
4.1. L’essai de prise
4.1.1. Essai Vicat
4.1.2. Essai sur pate pure
4.1.2.1. Détermination de la consistance normalisée
4.1.2.2. Détermination du temps de début de prise
4.1.2.3. Détermination du temps de fin de prise
4.1.3. Essai sur mortier 1/3
4.1.3.1. Confection du mortier
4.1.3.2. Temps de prise
4.2. Pénétration d’une aiguille )méthode A(
5. Conclusion
CHAPITRE 3 : CARACTERISATION DES MATERIAUX ET PROCEDURES
EXPERIMENTALES
1. Introduction
2. Caractérisation des matériaux utilisés
2.1. Ciment
2.1.1. Composition chimique et minéralogique
2.1.2. Caractéristique physico-mécanique
2.1.2.1. Masse volumique (absolue et apparente)
2.1.2.2. Essai de consistance
2.1.2.3. Essai de prise
2.1.2.4. Essais mécaniques sur mortier normalisé
2.2. Sable
2.2.1. Identification du sable
2.2.1.1. Prélèvement en laboratoire
2.2.1.2. Analyse granulométrique
2.2.1.3. Masse volumique (absolue et apparente)
2.2.2. Propreté du sable
2.2.2.1. Equivalent de sable
2.2.2.2. Bleu de méthylène
2.3. Les durcisseurs et démoulant
2.4. Eau de gâchage
3. Procédures expérimentales
3.1. Formulation de mortier thermiquement équivalent
3.2. Préparation du corps d’épreuve
3.3. Essai de prise
3.4. Pénétration par une aiguille (méthode A(
4. Interprétation des résultats
5. Conclusion
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
Télécharger le rapport complet
