Article sur le beton autoplçant

7/29/2019 Article sur le beton autoplant

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Afrique SCIENCE04(1) (2008) 1 - 20ISSN 1813-548X

N. BOUHAMOU et al.

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Influence des paramtres de composition sur le comportement dubton autoplaant ltat frais

N. BOUHAMOU 1*, N. BELAS 1, H. MESBAH 2, A. MEBROUKI 1 et A. YAHIA 3

1Facult des sciences de l'ingnieur, Universit Abdelhamid Ibn Badis, Mostaganem,(27000), Algrie

2 Institut National des Sciences Appliques de Rennes, 20 avenue des Buttes de CosmesCS 14315-35043 Rennes Cedex, France.

3Universit de Sherbrooke, Qubec, Canada

_______________* Correspondance, courriel : nbouhamou@ yahoo.fr

Rsum

La prsente tude sinscrit dans le cadre des travaux de recherche mens audpartement de gnie civil de l'universit de Mostaganem, en Algrie. Elle concerneltude de linfluence des paramtres de composition sur le comportement du btonautoplaant l'tat frais. Elle a pour objectif de comprendre les rles jous par les

diffrents constituants susceptibles dentrer dans la formulation d'un BAP base dematriaux locaux notamment le sable de mer et le sable de carrire (considr commedchet naturel) et de mettre en vidence les ventuelles interactions entre constituants.Les rsultats obtenus offrent de belles perspectives pour optimiser les BAP. Nos essaisont permis de dvelopper une varit de formulations de bton autoplaant rpondantaux critres rhologiques (bonne dformabilit, moins de ressuage, absence desgrgation).

Mots-cls : Bton autoplaant, superplastifiant, fines calcaires, matriaux locaux,

bton frais.Abstract

Effect of Composition Parameters on Fresh State Properties of Self-Compacting ConcreteThis present study is enrolled according to the plan of research activities led at civil

engineering department of Mostaganem University. It concerns the study of the effect of


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some arrangement parameters upon the self-compacting concrete at its fresh state. Thepurpose of this research is to understand the roles of the different componentssusceptible to take part in formulating a SCC based on local materials, in particular sand

of beach and sand of quarry (which is considered as natural loss); and to set clearly theeventual interaction between the components. The results that have been obtained offervery well perspectives to optimize the SCC. Our tests, also have allowed improving avariety of formulas of SCC responding to rheologic criteria.

Keywords : Self-compacting concrete, superplasticizer, limestone powder, localmaterials, fresh concrete.

1.Introduction

Dans les annes quatre-vingt et quatre-vingt-dix, les tudes relatives aux btons hautes performances ont montr le rle nfaste de l'excs d'eau dans les btons. Larduction de cette quantit d'eau, par emploi de dfloculants et par correction del'empilement granulaire via les ultrafines, a conduit aux gains de rsistance et dedurabilit que l'on connat [1]. En prolongement de ces travaux scientifiques,l'amlioration constate de l'ouvrabilit de ces nouveaux btons a conduit les chercheurs dvelopper et fiabiliser cette proprit.

Aujourd'hui, en totale continuit avec les btons hautes performances, c'est unchangement d'objectifs constituant une vritable rvolution culturelle que proposent lesbtons autoplaants : l'tude du matriau n'est plus seulement gouverne parl'amlioration de la rsistance et de la prennit. Toutefois ces dernires propritsrestent cales des niveaux quivalents ou suprieurs celles des btons courants. Cesont dsormais, avec les btons autoplaants, les aptitudes tre aisment mis enuvre sans vibration qui sont devenues prioritaires. Ces aptitudes vont avoir de grandesconsquences en termes de dlai d'excution, de rduction de matriels, de qualit debtonnage, de facilit de mise en uvre, de respect du voisinage et de moindrepnibilit pour les ouvriers [2].

Le prsent travail a pour objectifs de comprendre l'influence des principaux constituantssur le comportement des btons autoplaants l'tat frais, et avant tout chercher dessolutions pour optimiser une formule de bton autoplaant base de matriaux locaux etnon d'expliquer les diffrences entre bton autoplaant (BAP) et bton ordinaire (BO).


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2. Matriel et mthodes

2-1. Matriaux utiliss

Leurs caractristiques sont donnes par le Tableau 1.

Tableau 1 : Caractristiques des matriaux utiliss

Adjuvant

Matriau Sablede mer(Sm)

Sabledecarrire(Sc)

Gravier3/8(G3/8)

Gravier8/15(G8/15)

Gravier15/20(G15/20)

Fines(F)

Ciment(C) BV40

20HE(Sp)

Nature SiliceuxO/D =O/2

CalcaireO/D =O/4

Calcaire Calcaire Calcaire Calcaires

CPJ

CEMII/ A32,5

Plastifiant Viscosantetfluidifiant

2-2. Mthode de formulation

Cinq btons autoplaants et un bton vibr (ordinaire) ont t mis en uvre. Le critre decomparaison choisi tant la rsistance mcanique en compression 28 jours. La mthodede formulation utilise pour concevoir les compositions de BAP testes dans cette tudeexprimentale est une mthode empirique base sur quatre points :- La formulation du BAP doit rpondre aux critres de rsistance mcanique (fixs oudsirs) choisis partir de la formule de Bolomey [3].- Le volume de pte doit favoriser l'coulement du bton tout en rduisant le cot enmatires premires de cette formulation [4].Pour cela, le volume de pte (eau efficace+air occlus+ciment+additions+adjuvant+fines des granulats de dimension infrieure 80 m) est fix 375 litres. L'eau efficace

correspond l'eau totale thorique (eau de gchage+eau apporte par les granulats+eau apporte par les adjuvants) laquelle on soustrait l'eau absorbe par les granulats.- Le dosage en adjuvant (superplastifiant et viscosifiant) est calcul afin de limiter lasgrgation et le ressuage [5]. Ce dosage est dtermin de manire exprimentale partir d'essais sur btons frais pour lequel l'talement doit tre compris entre 60 et75 cm.- L'optimisation de la constitution doit rduire la sgrgation et favoriser l'coulement.Pour cela et afin de slectionner une combinaison adquate de granulats qui amliore lamaniabilit et la dformabilit du bton autoplaant, plusieurs proportions ont t

considres tout en gardant un rapport gravier sur sable (G/S) proche de 1.


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- En ce qui concerne la formulation du bton vibr correspondant, sa composition a tobtenue partir de la mthode de Dreux-Gorisse en conservant le mme rapport eau surciment (E/C) que celui des BAP.

Les btons ont t confectionns selon les recommandations actuelles de l'AssociationFranaise de Gnie Civil (AFGC) [6].Toutes les compositions tudies sont prsentes dans le Tableau 2.

Tableau 2 : Composition des diffrents btons

Dsignation des btonsCompositions(kg/m3) BAP 1 BAP 2 BAP 3 BAP 4 BAP 5 BO

G/S 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,6

Ciment (Kg/m3

) 400 400 400 400 400 350Fillers calcaires (Kg/m3) 100 100 100 100 100 -Sable de mer (Kg/m3) 578 578 578 495 495 129Sable de carrire (Kg/m3) 333 299 249 299 249 576Gravillon 3/8 (Kg/m3) 333 366 333 333 416 204Gravillon 8/15 (Kg/m3) 416 416 499 532 499 947Plastiment BV 40 (Kg/m3) - - - - - 5,25Viscocrte 20 HE (Kg/m3) 4 4 4 4 4 -Eau efficace (Kg/m3) 200 200 200 200 200 175E/C 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

2-3. Comparaison des formulations tudies

2-3-1. Caractrisation des btons

La caractrisation l'tat frais des btons s'est limite aux essais recommands parl'AFGC [6], savoir ltalement au cne, lcoulement la bote en L et la stabilit

au tamis et ressuage.

2-3-1-1. L'essai d'talement (BAP) ou d'affaissement (BO)

Il s'agit de dmouler un cne normalis DIN (ou cne d'Abrams) de bton frais et demesurer le diamtre de la galette de bton obtenue (Photo 1). Il faut rappeler qu'estconsidr comme autoplaant, un bton qui forme une galette d'un diamtre comprisentre 60 et 75 centimtres. Pour les BAP, des temps d'coulement intermdiaires ont tmesurs. Il s'agit du temps ncessaire pour atteindre un diamtre de 50 cm, not t50 [6].


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Photo 1 : Essai d'talement

Pour la formulation vibre (BO), c'est le test traditionnel du cne d'Abrams selon lanorme NF P 18-451 qui s'est substitu celui d'talement.

2-3-1-2. L'essai de la boite en L

La boite en L permet de tester la mobilit du bton en milieu confin et de vrifierque sa mise en place ne sera pas contrarie par des phnomnes de blocage.13 litres de bton sont mis dans la partie verticale puis on laisse le bton se reposerpendant 1 minute. La trappe est ensuite leve et le bton scoule dans la partiehorizontale de la boite travers le ferraillage. A la fin de lcoulement, on mesure leshauteurs H1, H2 et le rsultat est exprim en termes de taux de remplissage H2/H1(Figure 1, Photo 2)[6].

Figure 1 : Mesure des paramtres aprs stabilisation


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Photo 2 : Remplissage du bton lamont des armatures

2-3-1-3. L'essai de stabilit au tamis

Il consiste mesurer la proportion d'lments fins de bton (laitance) passant autravers d'un tamis d'ouverture 5 mm (Photo 3) pour qualifier le bton vis--vis durisque de sgrgation et de dduire si le bton test possde une stabilit satisfaisanteou non. Les critres d'acceptabilit d'une formulation de BAP sont diviss en trois classes[6] :

0 % < (laitance) < 15 % : stabilit satisfaisante, 15 % < (laitance) < 30 % : stabilit critique ,

(laitance) > 30 % : stabilit trs mauvaise (sgrgation systmatique,bton inutilisable).

Photo 3 : Essai de stabilit au tamis


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2-3-1-4. L'essai de ressuage

Pour l'essai de ressuage, il s'agit de mesurer la quantit de liquide remont la surface

d'une prouvette 15 x 30 cm au bout de 3 h (Figure 2).

Figure 2 : Essai de ressuage

2-3-1-5. L'air occlus

Avec un appareillage spcifique, l'aromtre, la teneur en air des btons est dtermine

selon la norme NF P 18-353. Le principe est de remplir un volume dtermin de bton, demettre en pression le rcipient hermtiquement clos situ au dessus, mettre en contactles deux rcipients et on accde directement la valeur de la teneur en air occlus. Leschantillons utiliss pour dterminer la rsistance mcanique en compression desdiffrents btons tudis, sont des prouvettes cylindriques de diamtre 11 cm et dehauteur 22 cm. Une fois dmoules, elles subissent une rectification et sont conservesdans l'eau dans une salle 20C et 95 5 % d'humidit relative jusqu' 28 jours.

2-3-2. Rsultats et analyse

Les rponses des tests de caractrisation raliss sur les btons confectionns sontprsentes dans le Tableau 3.Nous pouvons constater que l'ensemble des btons autoplaants respecte le critred'talement. L'talement spcifi est respectivement compris entre 70 cm (BAP3) et 74,5cm (BAP5).Bien qu'aucune limite ne soit donne pour les temps d'talement, les temps mesurspour atteindre une galette de 50 cm de diamtre (t50) sont proches des valeurs

couramment rencontres (3 secondes) [6].

Eprouvette de btonfrais

Liquide surnageant


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Tableau 3 : Caractrisation des btons d'tude (BAP et BO)

BETONS

ESSAIS

BAP 1 BAP 2 BAP 3 BAP 4 BAP 5 BO

AFFAISSEMENT (cm) - - - - - 8

Dmoy (cm) 73,0 72,0 70,0 71,0 74,5 -ETALEMENT

t 50 (s) 2,5 2,3 2,0 2,0 2,8 -

H2/H1 0,93 0,91 0,87 0,89 0,95 -BOITE EN L

T40 (s) 3,0 3,1 3,5 3,3 3,0 -

STABILITE AU TAMIS (%) 11,85 12,60 7,68 8,45 13,50 -

RESSUAGE () 1,46 1,52 1,15 1,26 1,58 -

AIR OCCLUS (%) 2,8 2,4 1,9 2,2 3,2 1,6

Rc 28 jours (MPa) 37,9 38,6 41,0 39,8 37,1 36,5

Pour toutes les compositions de BAP, l'aurole de laitance la priphrie des galettes debton tait absente ou trs faible (de 1 2 mm). De plus, les gros granulats ont toujourst entrans correctement par la matrice cimentaire et ne sont pas rests amoncels aumilieu des galettes de bton.Sur la consistance du bton ordinaire (vibr) : aucune condition n'avait t fixe aupralable. La classe d'affaissement obtenue est la classe S2 (bton plastique : de 5 9cm d'aprs la norme NF EN 206-1).

Sur la sgrgation dynamique des BAP, les rsultats reprsents par le Tableau 2sontconformes ce que l'on peut attendre d'un bton autoplaant. Cependant, le plusimportant dans cet essai est que le bton test s'coule travers les armaturescorrectement. Sur ce point, aucun problme n'est signaler puisque tout les BAP

prsentent des taux de remplissage suprieur 0,80. Les valeurs du paramtredapprciation de louvrabilit du BAP T40 sont proches de celles couramment trouves(3 5 secondes).Sur la sgrgation statique, tous les BAP ont un taux de sgrgation infrieur 15 %,synonyme d'une stabilit correcte. Un ressuage important est le signe d'une dgradationde la qualit esthtique des parements et de la durabilit. La valeur limite de ressuageconseille doit tre infrieure ou gale 3 en volume. Tous nos btons respectentcette condition.

On peut noter que les rsistances entre BAP et BO ne sont pas trs diffrentes. Les


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raisons des petits carts observs sont diverses :

les rsistances leves des BAP sont lies au volume de pte important.

l'utilisation du superplastifiant "viscocrete 20HE" dans les formulations

autoplaantes peut avoir une influence bnfique sur la rsistance mcanique. la prsence d'une quantit importante de filler calcaire comme addition dans les

BAP peut galement avoir une action positive sur leurs compacits et parconsquent sur leurs rsistances mcaniques.

2-3-3. Bilan

Une premire remarque pourrait tre faite sur les performances obtenues par les btonsautoplaants. Il est visible que l'on obtient de bons btons en terme de rsistancesmcaniques (dues essentiellement une forte compacit - adjuvantation, dosage en fineslev). Les possibilits de variation des paramtres d'tude pour les BAP sontnombreuses (utilisation de diffrents dosages en additions minrales, d'agent deviscosit, de superplastifiant, variation du volume de pte, du rapport G/S, du rapportE/C, etc.). Tout ceci engendre une vision au cas par cas de chaque proprit tudie et nepermet pas de gnraliser les observations effectues une gamme de rsistancemcanique tendue. Cela tant, la meilleure faon d'assurer et d'atteindre au mieux lesproprits vises d'un BAP l'tat frais est sans doute d'attacher une importance toute

particulire l'influence des paramtres de composition et aboutir une formulationoptimale.

3. Influence des paramtres de composition sur le comportementdu BAP l'tat frais

Nous proposons d'tudier les effets des paramtres de composition d'une formule deBAP sur les caractristiques l'tat frais. Nous avons choisi de travailler sur le BAP3 quia prsent les meilleurs rsultats en comparaison avec les autres formules de BAP.Les paramtres de formulation tudis sont les suivants :

le dosage en superplastifiant (%) : Sp,

le rapport de la masse d'eau sur la masse de ciment : E/C,

le rapport de la masse d'addition sur la masse de ciment (fines sur ciment) : F/C,

la proportion de pte [C (ciment)+F (addition)+E (eau)+Sp (superplastifiant)] dubton (%) : Vpte,

diamtre maximal des gravillons (mm) :

max.


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Les plages de chaque paramtre sont donnes dans le Tableau 4.

Tableau 4 : Plages des paramtres de composition d'une formule de BAP

Paramtres Minimum Intermdiaire MaximumSp (%) 0,5 1,0 1,5E/C 0,4 0,5 0,6F/C 0,20 0,25 0,30Vpte (%) 35 37,5 40

max(mm) 15 - 20

3-1. Influence du superplastifiant

L'optimisation des proprits du superplastifiant utilis, par rapport aux besoins viss,peut s'avrer un moyen trs pratique pour la formulation des btons et des ptes deciment.Pour tudier l'effet de la variation du dosage en superplastifiant sur le comportement duBAP, le bton autoplaant dont les proportions sont : Vpte = 375 L/m3, E/C = 0,5 et E/F= 0,25 a t test avec 0.5, 1 et 1.5 % de superplastifiant (dosage par rapport la

masse de ciment).Les rsultats d'essai de caractrisation du BAP l'tat frais sont reports sur leTableau 5.

Tableau 5 : Influence du dosage en superplastifiant sur le comportement du BAP l'tat frais

Sp = 0,5 % Sp = 1 % Sp = 1,5 %Etalement (cm) 57,0 70,0 79,0

L-Box H2/H1 0,69 0,87 0,98Stabilit au tamis (%) 8,02 7,68 14,56Ressuage () 0,91 1,15 2,23

Le premier effet du superplastifiant est videmment d'augmenter l'talement du bton(Proust, 2002). Cette tendance est clairement constate sur le Tableau 4. Un BAP avecun dosage en superplastifiant de 1,5 % du poids de ciment prsente une amlioration dudiamtre d'talement de 38,5 % et 12,85 % par rapport ceux avec un dosage de 0,5 et

1 % du poids de ciment respectivement.


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Sur la sgrgation statique : on peut noter que l'augmentation du dosage ensuperplastifiant a engendr une augmentation du taux de sgrgation. Ceci confirmel'influence positive de ce produit vis--vis de la sgrgation statique du BAP.

Sur la sgrgation dynamique : seule le BAP avec un dosage en superplastifiant de 0,5 %possde un rapport H2/H1 infrieur 0,8. A cet effet on constate que pour une teneur ensuperplastifiant de l'ordre de 0,5 % avec un rapport E/C = 0,5, la confection d'un BAP estquasiment impossible.

Le volume d'eau de ressuage augmente lorsque le dosage en superplastifiant augmente.L'une des explications avances est l'augmentation de la viscosit de l'eau due ausuperplastifiant (en gnral, un fluidifiant est plus visqueux que l'eau pure) [8]. Il estconnu galement que le ressuage diminue lorsque la surface spcifique des finesaugmente [9], ce qui est le cas en prsence d'un dfloculant comme le superplastifaint.Quoi qu'il en soit, les btons les plus adjuvants bnficient moins de la protectioncontre le schage procure par le ressuage.

3-2. Influence du rapport E/C

A part son rle majeur dans le phnomne de l'hydratation, l'eau est l'un des facteursles plus importants au niveau de l'ouvrabilit du bton. L'augmentation du dosage eneau augmente la fluidit du bton et entrane la diminution de la concentration en

solides. Au niveau rhologique, le seuil de cisaillement et la viscosit diminuent [10].Cependant, l'introduction excessive d'eau provoque la chute de la rsistance mcaniquedu bton l'tat durci, ainsi que l'apparition des phnomnes de sgrgation l'tatfrais. Le dosage du ciment dans le bton est trs souvent reli ses propritsmcaniques et sa durabilit. On considre que l'coulement et l'ouvrabilit du bton sontrelis au rapport E/C qui reprsente un facteur trs influent sur ses diffrents aspects.Aussi la formulation des btons ordinaires passait par l'optimisation de ce paramtre.Pour tudier l'influence du rapport E/C sur le comportement du BAP l'tat frais, nousavons gard le couple volume de pte et F/C constants (Vpte = 37,5 %, Fines/Ciment =

0,25).

Les Figures 3 et 4 reprsentent respectivement linfluence du rapport E/C sur lediamtre dtalement et la sgrgation dynamique.D'aprs la Figure 3, on constate que la diminution du rapport E/C a influ directementsur l'talement du BAP. On observe pour un BAP de rapport E/C = 0,4, une diminution dediamtre d'talement de 13 % et 16 % par rapport ceux des BAP de E/C = 0,5 et 0,6respectivement. Cette diminution est interprte par la rduction de la quantit d'eau degchage incorpore lors du malaxage.


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Etalement

(cm)

0,4 0,5 0,6

E/C

Vpte = 37,5 % ; F/C = 0,25

Figure 3 : Influence de la variation du rapport E/C sur le diamtre d'talement du BAP

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

H2/H1

0,4 0,5 0,6

E/C

Vpte = 37,5 % ; F/C =0,25

Figure 4 : Influence de la variation du rapport E/C sur la sgrgation dynamique (H2/H1)

Cependant, cette diminution a influ positivement sur la stabilit et la rsistance lasgrgation dynamique pour les BAP de rapport E/C = 0,4 et E/C = 0,5 (Figure 4).Seule la formulation avec un rapport E/C = 0,6 ne respecte pas cette condition ceci est d

probablement la quantit d'eau importante.Le Tableau 6prsente les rsultats de la rsistance la sgrgation statique et duressuage du BAP.

Tableau 6 : Influence du rapport E/C sur la rsistance la sgrgation statique et leressuage.

Caractristique E/C = 0,4 E/C = 0,5 E/C = 0,6Stabilit au tamis (%) 7,45 7,68 15,98

Ressuage () 1,09 1,15 3,25


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Les BAP correspondant aux rapports E/C = 0,4 et 0,5 ont un taux de sgrgationinfrieur 15 % et un ressuage n'excdant pas les 3 , synonyme d'une stabilitcorrecte.

Le BAP de E/C = 0,6 prsente la particularit d'engendrer une mauvaise stabilit vis--vis de l'coulement.

3-3. Influence du rapport F/C

Les BAP sont caractriss par une fluidit importante et surtout une diminution de lasgrgation et du ressuage par rapport au bton vibr. Pour obtenir ces proprits etpour un meilleur arrangement granulaire, on ajoute de fortes teneurs en additionsminrales.

Les rponses des tests (talement, boite en L) raliss sur les btons confectionns sontprsentes par les Figures 5 et 6.

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Etalement

(cm)

20 25 30

F/C (%)

E/C = 0,5 ; Vpte = 37,5 %

Figure 5 : Influence de la variation du rapport F/C sur le diamtre d'talement

0,70,75

0,80,85

0,9

H2/H1

20 25 30

F/C (%)

E/C = 0,5 ; Vpte = 37,5 %

Figure 6 : Influence de la variation du rapport F/C sur la sgrgation dynamique(H2/H1).


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Un seul bton prsente un taux de remplissage infrieur 0,8 (bton F/C = 20 %),mais son talement au cne d'Abrams est de 65 cm; il peut tre considr commesatisfaisant et la limite du domaine autoplaant. Les autres btons ( F/C = 25 % et

F/C = 30 %) ne prsentent aucun signe de blocage et un coulement continu la boite en L . Leurs diamtres d'talement et leurs taux de remplissage, laissent prsumer desbtons de proprits autoplaantes.Nous remarquons que le filler calcaire semble avoir une faible influence sur la demandeen eau, et peut conduire une lgre diminution de viscosit du mlange cimentaire.Ceci peut justifier l'utilisation de cette addition dosages levs dans la formulation desBAP. Nous avons constat galement que pour un rapport E/C et un volume de pteconstants, l'ajout du filler calcaire contribue diminuer la viscosit du BAP et augmenterson diamtre d'talement, avant de provoquer une augmentation de viscosit qui se

traduit par une diminution du rapport H2/H1 lorsque son dosage dpasse une certainevaleur critique qui est pour notre cas de 25 %.

En effet, on considre que le mortier atteint sa compacit maximale lorsque le dosagecritique en filler est atteint [11]; au-del de ce dosage les frictions entre particules sontde plus en plus importantes.Le tableau 7 montre que le ressuage diminue lorsque le dosage en fines est augment.Vraisemblablement parce que les particules fines s'hydratent plus rapidement et aussiparce que leur taux de sdimentation est plus faible. Donc les BAP fortement doss en

fines calcaires sont moins susceptibles de ressuer que les BAP maigres.

Tableau 7 : Influence du rapport F/C sur la rsistance la sgrgation statique et leressuage

F/C = 0,20 F/C = 0,25 F/C = 0,30Stabilit au tamis (%) 12,60 7,68 7,35Ressuage () 2,33. 1,15 1,05

Les conclusions relatives aux compagnes d'essais sur l'essai de stabilit au tamisindiquent une bonne stabilit pour un pourcentage de laitance, , infrieur 15 %. Lesrsultats du Tableau 7montrent que l'introduction de 20 % 30 % de fines calcairesdonne un BAP stable est homogne.

3-4. Influence du volume de pte

Le volume de pte est suppos jouer deux rles dans un BAP. D'abord, il fluidifie le

matriau en limitant les contacts entre les granulats, ensuite, il carte suffisamment les


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gravillons pour viter la formation d'amas contre les armatures, responsables deblocage de l'coulement. Nous supposons qu'il existe un volume de pte minimalpermettant de remplir chacune de ces deux fonctions.

Parmi les btons tests, un seul prsente un talement infrieur 60 cm (Figure 7). Onconstate que l'augmentation du volume de pte, contribue significativement l'amlioration de la maniabilit. Cette amlioration est due principalement la rductionde la teneur des gros granulats dont l'augmentation du volume et particulirement lesgranulats concasss conduit un frottement important [3]. C'est le cas du BAP au volumede pte de 35 %. Sur le taux de remplissage, la Figure 8montre une bonne corrlationentre le volume de pte et le rsultat de l'essai la bote en L de nos btons.

0

2 0

4 0

6 0

8 0

E t a le m e n

t ( c m )

3 5 3 7 , 5 4 0

V o l u m e d e P t e ( % )

E /C = 0 , 5 ; F / C = 0 , 2 5

Figure 7 : Influence de la variation du volume de pte sur le diamtre d'talement

E/C = 0,5 ; F/C = 0,25

y = 0,036x - 0,5133

R2

= 0,9067

00,20,40,6

0,81

34 36 38 40 42

Volume de pte (%)

H2/H1

Figure 8 : Corrlation entre le taux de remplissage H2/H

1et le volume de pte

Vp = 35 % Vp = 37,5 % Vp = 40 %


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Le BAP au volume de pte de 35 % a prsent un blocage la boite en L dont le tauxde remplissage H2/H1 ne dpasse pas 0,80. A cet effet on constate que pour une teneuren quantit de pte de l'ordre de 35 % avec un rapport E/C de 0,5 et un rapport F/C de

0,25, ne nous permet pas d'obtenir un BAP rpondant aux exigences de l'AFGC [6].Le Tableau 8montre les diffrents rsultats obtenus des essais de stabilit au tamis etdu ressuage.

Tableau 8 : Influence du volume de pte sur la rsistance la sgrgation statique etle ressuage

Caractristique Vpte = 35 % Vpte = 37,5 % Vpte = 40 %Stabilit au tamis (%) 5,66 7,68 15,01

Ressuage () 0,93 1,15 3,15

Contrairement l'essai d'talement et la bote en L , le bton au volume de pte de40 % se trouve la limite du domaine autoplaant puisque son pourcentage de laitanceest lgrement suprieur 15 %. Ce bton a galement dvelopp une stabilit critiquevis--vis du ressuage dont le pourcentage a dpass 3 . Cette sgrgation est dueprincipalement l'augmentation du volume de pte par rapport celui des granulats.

3-5. Influence du diamtre maximal des gravillons

La taille maximale des granulats est aussi, un facteur non ngligeable. En effet, plus lataille maximale des granulats augmente, plus le risque de blocage croit [12].Afin de mettre en vidence l'influence de la taille maximale des granulats, deuxproportions granulaires ont t considres. Il s'agit d'une combinaison volumiquecorrespondant la formulation de base (1) de 50 % de sable (sable de mer+sable de

carrire), 20 % de la fraction 3/8 et 30 % de 8/15 (max = 15 mm), une autre quiprsente une combinaison volumique de 50 % de sable, 20 % de la fraction 3/8, 15 % de

8/15 et 15 % de 15/20 (max = 20 mm). Le rapport E/C, le volume de pte, le rapport F/Cet le dosage en superplastifiant sont gards constants (E/C = 0,5; Vpte = 37,5 %; F/C= 0,25; Sp = 1 %).

D'aprs le Tableau 9, on trouve que la combinaison (1) (max = 15 mm) a favoris lesmeilleures maniabilits et dformabilits par rapport l'autre combinaison granulaire.

On constate que le BAP aumax = 20 mm est dans une limite autoplaante basse; il esthomogne et ne prsente pas de risques de sgrgation statique et de ressuage, maispar contre il a un faible taux de remplissage et un talement infrieur 60 cm.


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Tableau 9 : Influence du diamtre maximal des gravillons sur le comportement du BAP l'tat frais

max = 15 mm max = 20 mmEtalement (cm) 70,0 58,5Taux de remplissage H2/H1 0,87 0,73Stabilit au tamis (%) 7,68 10,28Ressuage () 1,15 2,23

On observe que la rduction de la taille des gros granulats, contribue significativement l'amlioration de la maniabilit.

Cette amlioration est due principalement la rduction de la teneur des gros granulatsde la classe 15/20, car l'augmentation du diamtre des gravillons provoque un freinagesurtout dans le cas des granulats concasss o les risques de frottement et de frictionentre les particules sont importants cause de leur morphologie. Les multiples frictionsentre particules augmentent la rsistance au dplacement du matriau ce qui provoqueune augmentation de la viscosit du bton.

3-6. Vrification de la sgrgation

Un autre moyen de contrler la sgrgation d'un BAP consiste scier une ou (deux)prouvette (s) de bton durci dans le sens transversal et observer la rpartition desgranulats dans les trois parties de l'prouvette, le milieu, le bas et le haut (Photos 5,6, 7 et 8)[4].

Photos 4 et 5 : Observation de la rpartition des granulats dans les trois parties de

l'prouvette (BAP au rapport E/C =0,6 et BAP au rapport F/C =0,2)


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Photo 6 et 7 : Observation de la rpartition des granulats dans les trois parties del'prouvette (BAP au volume de pte Vpte = 40 % et BAP avec undiamtre maximal de granulatsmax = 20 mm)

Ces photographies illustrent bien le fait que les formulations de btons prsentes ici(BAP au rapport E/C = 0,6, BAP au rapport F/C = 0,20, BAP au volume de pte Vpte =

40 % et le BAP au diamtre maximale max = 20 mm) sont effectivement sujettes lasgrgation (statique et ou dynamique). Les granulats ne sont en effet rgulirement

rpartis sur toute la hauteur des chantillons scis (couls verticalement depuis le haut).

4. Conclusion

La prsente recherche fait partie des premires expriences algriennes, au terme decelle-ci, nous pouvons noter qu'il est possible de fabriquer des BAP avec les matriauxlocaux prsentant les mmes composants de base qu'un bton ordinaire et permettant

ainsi d'obtenir les mmes caractristiques que celles connues l'chelle internationale.Cependant les exigences que doit satisfaire un bton autoplaant par rapport un btonvibr sont sensiblement plus leves en ce qui concerne sa formulation et sacaractrisation l'tat frais. La formulation du BAP requiert une tude prcisenotamment dans le choix des constituants, et l'optimisation des paramtres influant enparticulier les rapports E/C et F/C, le dosage en superplastifiant, le volume de pte et lediamtre maximal des gravillons :- Une teneur en superplastifiant de l'ordre de 0,5 % avec E/C = 0,5, F/C = 0,25 et Vpte= 37,5 %, la confection d'un BAP est quasiment impossible.

- Les rapports E/C =0,4 et E/C = 0,5 (F/C = 0,25, Vpte = 37,5 %) ont influ


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positivement sur la stabilit et la rsistance la sgrgation du BAP.- Le BAP de rapport E/C = 0,6 (F/C et Vpte constants) prsente la particularitd'engendrer une mauvaise stabilit vis--vis de l'coulement.

- L'ajout du filler calcaire contribue diminuer la viscosit du BAP (augmentation dudiamtre d'talement).- Lorsque le dosage en fines calcaires dpasse 25 % (valeur critique), il provoque uneaugmentation de la viscosit se traduisant par une diminution du taux de remplissageH2/H1.- Une teneur en quantit de pte de l'ordre de 35 % (E/C et F/C constants) ne permet pasd'obtenir un BAP rpondant aux exigences de l'AFGC.- Le BAP au volume de pte de 40 % (E/C et F/C constants) se trouve la limite dudomaine autoplaant.

- Le BAP aux granulats de taille maximale max = 15 mm a favoris les meilleursmaniabilits et dformabilits.

- Le BAP aumax = 20 mm se trouve dans une limite autoplaante basse.

Pour appuyer notre recherche, une deuxime partie sera entame. Il sagit de ltude del'influence des paramtres de composition sur le comportement du BAP vis--vis duretrait. Divers essais relatifs aux domaines mcaniques et celui de la microstructureseront raliss.

Rfrences

[1] - H. Okamura, M. Ouchi Self-compacting concrete. Development present use andfuture, First International RILEM symposium on self-compacting concrete. RilemPublication s.a.r.l, (1999) 3-14

[2] - Noor MA., T. Uomoto Three-dimensional discrete element simulation of rheologytests of self-compacting concrete, First International RILEM symposium on self-

compacting concrete, RILEM Publications s.a.r.l, (1999) 35-46[3] - A. Neville Proprits des btons , Centre de Recherche International du Bton,Editions Eyrolles (2000).

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[6] - Association Franaise de Gnie Civil (AFGC) Les btons autoplaants ,

Recommandations provisoires AFGC, (2000).


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[8] - G. Bonneau Etude des effets physico-chimiques des superplastifaints en vued'optimiser le comportement rhologique des btons Ultra-HautesPerformances , thse de doctorat en cotutelle, Ecole Nationale Suprieure deCachan et Universit de Sherbrooke, (1997).

[9] - S. G. Oh, T. Nogushi and F. Tomosawa Toward mix design for rheologie of self-compacting concrete, In Proceedings of the First International RILEM Symposiumof Self-Compacting Concrete, RILEM, 1999.

[10] - S. Utsi, M. Emborg, J. Carsward Relation between workability and theologicalparameters, Therd International RILEM symposium on self-compacting concrete,

RILEM Publication s.a.r.l, (2003) 311-322[11] - A. Yahia, M. Tanimura, Y. Shimoyama Rheological properties of highly flowable

mortar containing limestone filler-effect of powder content and W/C ratio,Cement and Concrete Research, CCR journal35 (3) (2005) 532-539

[12] - M. Yurugi, N. Sakata, M. Iwai and G. Sakai Mix Proportion for Highly WorkableConcrete, Conference Concrete, Dundee, 7-9 September, (2000) 325-332

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