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2021/2022 [EPD-GCI-3312 INGENIERIE DES BETONS] ENSPD | Dr MARIAM MOHAMAN DAÏROU

2021/2022 [EPD-GCI-3312 INGENIERIE DES BETONS] ENSPD | Dr MARIAM MOHAMAN DAÏROU 1 I. Propriétés du béton I.1. Perte d’ouvrabilité (Abordé en cours). I.2. Thixotropie La thixotropie du béton est un phénomène par lequel certains mélanges passent de l’état de gel à celui de liquide par une légère agitation. Le phénomène de thixotropie des matériaux cimentaires ne provient pas du squelette granulaire inerte, mais de la pâte de ciment. Il est dû au processus de coagulation, dispersion et re coagulation des interactions entre les particules. En effet les forces d’interaction entre les particules déterminent pour chacune d’elles un puits de potentiel. En appliquant une contrainte, ou en imposant une déformation au système, on lui apporte une énergie ΔΕ. Si celle-ci est inférieure à une certaine valeur seuil, la particule restera dans le puits de potentiel et si on arrête la sollicitation, elle retrouvera sa position initiale. Si par contre l’énergie apportée au système est supérieure à la valeur seuil, la particule peut quitter le puits de potentiel et l’écoulement se produit alors. Plusieurs paramètres peuvent agir sur le degré de thixotropie, à savoir:  Le temps : augmentation lente de la viscosité et du seuil de cisaillement avec le temps,  Le dosage en liant : une augmentation de la quantité de liant augmente la cohésion du mélange, ce qui accroît la thixotropie,  La nature des adjuvants : certains super plastifiants qui forment autour des particules de ciment une mince couche ayant pour rôle de contrer le phénomène naturel de floculation auront tendance à réduire la thixotropie  Les accélérateurs de prise augmentent la cohésion du milieu, ce qui entraine l’augmentation de la thixotropie  La température : des études ont montré une évolution non linéaire de la thixotropie en fonction de la température. II. Caractérisation du béton Une étude expérimentale en laboratoire pour caractériser le béton concerne tant les propriétés du béton à la sortie du malaxeur que l’effet du temps de mise en œuvre sur les propriétés rhéologiques du béton. 2021/2022 [EPD-GCI-3312 INGENIERIE DES BETONS] ENSPD | Dr MARIAM MOHAMAN DAÏROU 2 II.1. Caractérisation du béton à la sortie du malaxeur (t0) On distinguera 3 catégories d’essais :  les essais de caractérisation rhéologique,  les essais de caractérisation de la stabilité  les essais de caractérisation simple II.1.1. Essais de caractérisation rhéologique du béton a. Affaissement au cône d’Abrams L’affaissement au cône d’Abrams est l’essai le plus fréquent sur chantier. Il fournit une bonne mesure de la consistance des bétons suivant la norme NF EN 12350-2. Cette caractéristique du béton va conditionner sa facilité de mise en œuvre sur chantier. Figure Mesure de la consistance du béton b. Etalement à la table à chocs L’essai d’étalement, encore appelé slump flow test caractérise également la consistance du béton. Pour des valeurs de slump supérieures à 24 cm (bétons très fluides), la mesure du slump n’est plus pertinente, on recourt alors à la mesure d’étalement. Celle-ci se fait suivant la norme NF EN 12350-5. Slump 2021/2022 [EPD-GCI-3312 INGENIERIE DES BETONS] ENSPD | Dr MARIAM MOHAMAN DAÏROU 3 Figure Mesure de l’étalement du béton à la table à chocs c. Ecoulement à l’anneau Cet essai permet de caractériser l’aptitude à l’écoulement du béton en milieu confiné (présence des armatures). Il se fait suivant la norme NF EN 12350-12. Le taux de remplissage est défini comme la différence entre la hauteur du sommet de l’anneau à la surface du béton au centre de l’anneau et celle aux extrémités. Cet essai est destiné aux BAP dont l’affaissement est total. Figure Essai J-ring d. Rhéomètre à béton On en distingue plusieurs types : rhéomètres plan-plan, rhéomètres à cylindres coaxiaux, rhéomètres mobiles, etc. Ils sont utilisés pour tracer les courbes d’écoulement d’un béton, mesurer son seuil d’écoulement ou encore caractériser sa thixotropie. 2021/2022 [EPD-GCI-3312 INGENIERIE DES BETONS] ENSPD | Dr MARIAM MOHAMAN DAÏROU 4 Figure Dispositif d’essai au rhéomètre ICAR Figure Rhéogramme d’un béton Le Tableau suivant donne un ordre de grandeur des valeurs de seuil pour différentes catégories de béton. Le seuil de B0 correspond à celui d’un béton qui se situe entre un béton autoplaçant (BAP) et un béton ordinaire fluide. Système d’alimentation Système de pilotage du rhéomètre et d’acquisition Rhéomètre ICAR 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Couple (Nm) Vitesse de rotation (rad/sec) Valeurs mesurées Equation de Reiner-Riwlin 2021/2022 [EPD-GCI-3312 INGENIERIE DES BETONS] ENSPD | Dr MARIAM MOHAMAN DAÏROU 5 Tableau Ordres de grandeur des paramètres rhéologiques pour différents types de bétons Matériau BHP BAP BO BF Seuil de cisaillement (Pa) > 100 < 200 500-2000 400 Viscosité plastique (Pa.s) 20-100 20-100 50-100 20 BHP : béton à hautes performances BAP : béton autoplaçant BO : béton ordinaire BF : béton fluide II.1.2. Essai de caractérisation de la stabilité du béton a. Etude du ressuage Le ressuage est un problème de stabilité du béton qui se manifeste par la remontée d’une partie de l’eau de gâchage à la surface du béton. Il peut altérer la qualité de celui-ci s’il est trop important. En effet, la remontée importante d’eau va entraîner de la laitance en surface, provoquant une chute de l’adhérence béton/acier, un tassement du béton et une modification de ses propriétés (rhéologiques et mécaniques). L’évolution des propriétés rhéologiques du béton dans le temps peut se traduire par une perte d’ouvrabilité du béton en place. Cette instabilité du béton sous pression peut provoquer également une baisse de résistance du béton et un défaut de pompage du béton. Pour caractériser le ressuage, on réalise:  Des mesures de ressuage statique Le béton fraichement malaxé ressue avec une certaine intensité. La mesure du ressuage statique se fait suivant à la norme NF EN 480-4. Un moule (diamètre=242 mm et hauteur=254 mm) est rempli de béton. Puis l’eau ressuée par le béton est prélevée à l’aide d’une seringue en inclinant légèrement le moule. La masse d’eau ressuée avec le temps est ensuite relevée jusqu’à ce qu’elle soit stable (variation de moins de 1 g). On obtient une courbe typique d’évolution de la masse d’eau ressuée avec le temps qui fait apparaître deux régions :  une première région où la masse d’eau ressuée est nulle : il faut en effet un certain temps pour obtenir une quantité d’eau prélevable.  une seconde région où la masse d’eau ressuée augmente très fortement jusqu’à ce que le phénomène de prise s’initie et que les variations d’eau ressuée deviennent négligeables. 2021/2022 [EPD-GCI-3312 INGENIERIE DES BETONS] ENSPD | Dr MARIAM MOHAMAN DAÏROU 6 On peut alors estimer :  l’amplitude du ressuage : c’est le rapport entre la masse totale d’eau ressuée et la masse d’eau efficace du béton testé. Cette valeur présente l’avantage d’être indépendante du rapport E/C de la formulation caractérisée. Elle permettra de comparer différentes formulations entre elles vis-à-vis de leur capacité à ressuer.  la vitesse initiale de ressuage (VIR) : c’est la pente initiale de la courbe Masse d’eau ressuée=f(Temps). Elle doit être la plus faible possible. (a) (b) Figure Mesure du ressuage statique du béton frais  Des mesures de ressuage forcé au filtre-presse Bauer La pression exercée sur le béton dans la cavité de forage ou dans le circuit de pompage peut causer des migrations importantes d’eau, altérant considérablement la qualité du béton. Pour étudier le ressuage forcé ainsi induit, on réalise un essai conformément à la recommandation «Practice Tremie concrete for deep foundation». On applique une pression de 5 bars sur une colonne de béton de 30 cm de haut et de 8 cm de diamètre et on mesure la masse d’eau ressuée sur une période de 30 minutes. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Masse d'eau ressuée (g) Temps d'essai (min) 2021/2022 [EPD-GCI-3312 INGENIERIE DES BETONS] ENSPD | Dr MARIAM MOHAMAN DAÏROU 7 Figure Mesure du ressuage forcé du béton frais b. Résistance à la ségrégation On caractérise la résistance à la ségrégation du béton par l’essai de stabilité au tamis. Conformément à la norme NF EN 12350-1, on mesure la masse de laitance d’une quantité de béton sur un tamis de 5 mm. Le pourcentage de laitance est défini comme le rapport entre la masse de laitance passant au tamis de 5 mm et la masse totale de béton. Figure Essais de caractérisation de la stabilité du béton frais II.1.3. Essai de caractérisation mécanique et physique du béton a. Teneur en air occlus La teneur en air est mesurée suivant la norme NF EN 12350-7. Il est important de quantifier cette caractéristique du béton car elle peut altérer ses performances mécaniques. 2021/2022 [EPD-GCI-3312 INGENIERIE DES BETONS] ENSPD | Dr MARIAM MOHAMAN DAÏROU 8 Figure Mesure de la teneur en air occlus du béton à l’aéromètre b. Masse volumique apparente Son évaluation est conforme à la norme NF EN 12350-6. c. Résistance du béton La mesure de la résistance caractéristique du béton à 28 jours s’est faite selon la norme NF EN 12390-3. II.2. uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-3-ingenierie-des-betons.pdf