Projet de Fin d’Etudes ELABORATION D’UN BETON AUTOPLACANT ... · ELABORATION D’UN BETON...

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MNISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE KASDI MERBAH

OUARGLA

FACULTE DES SIENCES ET TECHNIQUE ET SIENCE DE LA MATIERE

DEPARTEMENT D’HYDRAULIQUE ET DE GENIE CIVIL

Projet de Fin d’Etudes

En vue de l’obtention du Diplôme de MASTER en Génie Civil

OPTION: C.C.I

THEME :

Présenté par : ZAHOUANI Hassan TOUAITI Abdelaziz

Promoteur: Mr.ELABBADI med elsalem(MAS.A)Universite KASDI Merbah

Mme.ZAINI Kalthoum ingénieure(LTPS Ghardaia)

Soutenu devant les membres du jury : Président: Mr.ABIMOULOUD Youcef (M.A) Université KASDI Merbah

Examinateur :Mr.ZANKHRI Abdelrrezak (M.A) Université KASDI Merbah Examinateur :Mr.BENTATA Aissa (M.A) Université KASDI Merbah

Promotion: 2011

ELABORATION D’UN BETON AUTOPLACANT A BASE

DU LAITIER DE HAUT FOURNEAU

A travers ce modeste travail ,nous tenons à remercier vivement

notre promoteur Mr –Abbadi pour l’intéressante

documentation qui’il a mise à notre disposition ,pour ses conseils

précieux et pour toutes les commodités et aisances qu’il nous a apportées

durant notre étude et réalisation de ce projet.

Nos remerciements les plus vifs s’adressent aussi aux messieurs

le président et les membres de jury d’avoir accepté d’éxaminer

et d’évaluer notre travail.

Nous exprimons également notre gratitude à tous les professeurs

et enseignants qui ont collaboré à notre formation depuis notre premier

cycled’étude jusqu’à la fin de notre cycle universitaire.

Nous tenons à remercier dr TAHA et dr KHALED pour ses aides qu’il nous a données. Nôtres remerciement vont également aux responsables et personnel du

Laboratoire des Travaux Publiques du sud(LTPS_ Ghardaia), en

particulier à monsieur AMAIARE ,monsieur BELLAOUARE ,madame

KALTOUM et monsieur hadj kaddour pour leurs précieuses aides et

aussi monsieur SOUFI, le chef de département du laboratoire, pour son

accueil bienveillant et tous les techniciens du laboratoire.

Et enfin , que nos chers parents et familles , et bien avant tout

trouvent ici l’expression de nos remerciements les plus sincères et les plus

profonds en reconnaissance de leurs sacrifices , aides ,soutien et

encouragement afin de nous assurer cette formation de master dans les

meilleures conditions.

RemerciementsRemerciementsRemerciementsRemerciements

Touaiti & Zahouani

"وقضى ربك أال تعبدوا إال إياه وبالوالدين إحسانا :"قال تعالى

إليك يا من سقيتني لبن التوحيد مع الفطرة وغرست حنانك في قلبي من أول

هدى عطراأرشفي للقطرة ونفخت أريجك إيمانا كالورد إذا

ةمن مثلك يا أمي قدرا أقدامك تاج للغر

إلى من علمني أن األخالق سبب السعادة وأن المبادئ النبيلة أساس الحياة

وأن الغنى في النفس و الشرف في التواضع والكرم في التقوى

إلى أبي العزيز

إلى سندي في هذا الوجود وعوني على مصائب الحياة بعد اهللا و الوالدين

لقاسمب....أمينة .....بشير ...فاطمة إخوتي

كبيرهم إلى أعمامي وأبنائهم وأخوالي وأبنائهم من أفراد عائلتي من إلى كل

صغيرهم

إلى من يعز علي فراقه ويصعب علي بعده ، كيف ال وهو الذي أراده اهللا أن

يكون سندي وعوني في هذا العمل وقاسمني حلوه ومره

طويطي عبد العزيز

إلى كل من جمعني بهم القدر فغرس حبهم في قلبي

عبد الحميد،،مهدي،أسامة،المجيد،محمدعبد ،،جابرالفاهم،قويدر محمد،قدور

،سفيان،مصطفى،عبد مالك،ياسين،لحاج عبد الكريم

وخاصة من االبتدائي إلى الجامعة والى كل من درس معي في كل أطوار الدراسة

2011دفعة هندسة مدنية

إلى كل من وسعهم قلبي و لم تسعهم ورقتي

لحق لكل مناضل من اجل مجد لإلى كل المرابطين و المرابطات من أجل دعوة

. هذه األمة إلى كل الواقفين على ثغور هذا الدين

ن زھ�ا��

Avant tous nous tenons à remercier

mon Dieu.

Je dédie ce modeste projet de fin d’étude à mes parents qui mon su me soutenir tout au long de mes études et je demande à tous ceux qui consulté ce thème à lui prient Dieu le tout puissant d’accorder à la défunte de sa sainte Miséricorde et l’accueillir dans son Vaste Paradis.

Ma dédicace va également à ceux qui ont participé de près ou de loin à l’aboutissement de mes efforts mes frères et sœurs notamment et toute la famille Touaiti et Bellaouar et tous mes amis :Mohamed ,Soufiane,madjide,Kouider,

Saodi ,Yacin et tous mes amies d’étude de promo et mon binôme Hassan et tous ceux qui ma connaît de proche au loin..

TOUAITI ABDELAZIZ

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RésuméRésuméRésuméRésumé Un béton autoplaçant (BAP) est un béton fluide, très déformable, homogène et stable qui se met en place par gravitation et sans l’utilisation d’un moyen de vibration. Il épouse parfaitement les formes des coffrages les plus complexes, il ne doit pas subir de ségrégation et doit présenter des qualités comparables à celles d’un béton vibré classique. L’objectif de cette recherche est de développer un certain nombre de formulations de bétons autoplaçants se caractérisant par une ouvrabilité élevée et une bonne stabilité, et d’étudier le comportement d’un béton autoplaçant comportant des laitiers des hauts fourneaux . Ce travail a mis en évidence l’intérêt de la substitution partielle du ciment par des laitiers des hauts fourneaux.

Mots clés béton autoplaçant, béton vibré, formulations de bétons.

SynopsisSynopsisSynopsisSynopsis

A self compacting concrete is a fluid, homogenous and stable concrete, which spread readily into place under gravity, without any vibration. This concrete must have a good resistance to segregation, and the some qualities as an ordinary concrete. Such concrete has a very good deformability, and it facilitates the casting of congested or restricted areas with complex shapes. This study has been carried in order to develop same formulations of self compacting of blast furnace slag, with right workability and good stability, when of blast furnace slag are added

Key words compacting concrete, ordinary concrete, formulations of self compacting

SOMMAIRE INTRODUCTION GENERALE …………………………...................………………………..1

PARTIE I: ETUDE THEORIQUE Chapitre I. Définition et propriétés

des BAP I.1 Définition des bétons autoplaçants .................................................................................................4 I.2 Historique des bétons autoplaçants .................................................................................................5 I.3 Spécificité de la composition des bétons autoplaçants ......................................................................8 I.4 Matières premières utilisées dans les bétons autoplaçants .................................................................9 I.4.1 Les granulats ..............................................................................................................................9 I.4.2 Le liant.......................................................................................................................................9 I.4.2.1 Le ciment……………………………………………………..................….…………........9 I.4.2.2 Les ajouts minéraux………………………………………………….….................….........9 I.4.2.2.1 Le laitier granulé de hauts-fourneaux (LGHF) ……………………….……................10 I.4.2.2.2 Matériaux pouzzolaniques……………….…….............................................................10 I.4.2.2.3 Les fillers calcaires………………..............................................................……............11 I.4.2.3 Réactions d’hydratation des laitiers et autres constituants pouzzolaniques …….........11 I.4.2.3.1 L’hydratation du laitier granulé de hauts fourneaux…...............................….............11 I.4.2.3.2 Réactions pouzzolaniques……......................................................................................12 I.4.2.4 Utilisation de l’ajout laitier granulé de hauts fourneaux LGHF…….............................12 I.4.2.5 Durabilité des bétons à base de laitier…….......................................................................13 I.4.2.5.1 Durabilité en milieu marin …........................................................................….............14 I.4.3 L’eau………………………………........…………………………………...........................14 I.4.4 Les adjuvants…………………………….......………………………………………….......14 I.5 PROPRIÉTÉS DES BÉTONS AUTOPLAÇANTS….............................................................16 I .5.1 Notion de dÉformabilitÉ et de capacitÉ de remplissage……...............................................16 I.6 Cahiers des charges d’un BAP............................................................................................…...19

Chapitre II. Ca ractérisation d’un béton autoplaçant

II .1 Essais de fluidité………………………………………………………......……………...….21 II.1.1 Essai d’étalement……………………………………………………............………….......21 II.1.2 Vitesse d’écoulement………………………………………………………............….....…22 II.1.3 Essai de la boite en L…………………………………………………………….................23 II.1.4 Essai de la table de fluidité…………………………………………….………...................24 II.1.5 Essai du Box…………………………………………………………………......................24 II .2 Essai de stabilité……………………………………………………………………….…......25 II.2.1 Essai de l’entonnoir en forme de V…………………………………………........................25 II.2.2 Essai de tassement……………………………………………………………......................25 II.2.3 Ségrégation dynamique…………………………………………………………..................26 II.2 .3.1 Essai du tube en U…………………………………………………..................................26 II.2.3.2 Essai de la capacité de remplissage (Essai du caisson)………….....................……..........27 II.2.3.3 Essai de stabilité au tamis………………………………………….....................…..........28 II.2.4 Ségrégation statique………….......………………………….……………………….….....29

II.4. Caractéristiques des BAP à l’état durci …..…………………………………………………29 II.4.1. Propriétés mécaniques des BAP…………………………….........………………..……....29 II.4.2. Le retrait………………………………………………………….........……………….......30 II.4.3 Le fluage………………………………………………………………........……...…….....30

Chapitre III : Formulation d’un béton autoplaçant

III.1 Principes de formulation…………………………………………………...………….……..31 III.2. Méthodes de formulation…………………………………………………………………....32 III.2.1 L’APPROCHE JAPONAISE ………….……......................................…………..…......32

III.2.2 EXEMPLES DE FORMULATIONS ……..……………………….....................…......32

III.2.3 L’approche suédoise [Petersson et AL1996]…………………………………................34 III.2.4 L’approche de la JSCE…………….………………………………………..….......…......34 III.2.5 Approche du laboratoire central des ponts et chaussées LCPC[De Larrard et al 1994].35 III.2.6 Méthode basée sur un plan d’expérience………………………………..............…...............37 III.3 Conclusion ………………………………………………………………........................…37 IV .4 Fabrication, transport et mise en place des BAP....................................................38

PARTIE II: ETUDE EXPERIMENTALE Chapitre V : Objectifs de l’étude et Procédure expérimentale

V.1 Identification des matériaux……………………………..………..………………...………...41 V.1.1 Essais sur granulats…………………………………...………….…………........................41 V.1.1.1 Echantillonnage (NF P18-553)…………………...…………….……...............................41 V.1.1.2 Analyse granulométrique……………………………………….…...................................41 V.1.1.3 Densités (absolue et apparente)...……………………………….......................................43 V.1.1.4 Coefficient d’absorption (NF P18-554)………………......................................................45 V.1.1.5 Coefficient Los Angeles (NF P 18-73)……...…………………....…................................46 V.1.2 Essais sur sable………...…………………………………………….………......................47 V.1.2.1 Module de finesse (NF P18-304)………………………..…………..................................47 V.1.2.2 Equivalent de sable (NF P18-533)…………………..……….……...................................47 V.1.3 Essais sur ciment………..………………………………………………..……....................48 V.1.3.1 La résistance mécanique du ciment (NF EN 196-1)..………..….......................................48 V.1.3.2 Le temps de prise (NF P15-473)………………..……………….......................................49 V.1.3.2.1 Essai de consistance…………………..…………………...............................................49 V.1.3.2.2 Essai de prise...……………………………………..……..............................................50 V.1.3.3 Analyse chimique……………...……………………………………................................51 V.1.4 Caractéristiques des ajouts ………………………...………………………….……...........52 V.1.4.1 Le superplastifiant………..………………………………………….………....................52 V.1.4.2 des laitiers de haut fourneau…...……………………………………………..................53 V.2 Elaboration des bétons ………...………………………………………….……..….…..........53 V.2.1 Formulation d’un béton ordinaire ………...……………….……......................................53 V.2.2 Formulation du béton autoplaçant ………….....….............................................................57 V.2.2.1 Formulation du béton autoplaçant sans les laitiers de haut fourneau….……...............58 V.2.2.2 Formulation du béton autoplaçant avec laitier de haut fourneau…….………..............59 V.2.3 Préparation de la gâchée……………...…………………….............………….……...........61 V.2.4 Conservation des éprouvettes…...………………...............…………………………..........62

Chapitre VI. Essais sur bétons : Résultats et interprétations

VI.1 Essais sur béton frais………………………………………….………………………..........63 VI.1.1 Essais au cône d’Abrams……………….……………………........…………..……...........63 VI.1.2.Essai de la boite en L………………………………………………........…….……...........64 VI.1.3 Essai de stabilité au tamis ……………………….……..................................................66 VI.2 Essais sur béton durci…………………………………………………………..…..……......67 VI.2.1 Essai de compression (NF P 18-406)………………………………….…..…....................67 VI.2.2 Récapitulatif des résultats…………………………………………….……..........…..........68 VI.2.3 Observations visuelles…………………………………………………...…...................…68 VI.3 Discussion et interprétation des résultats………………………………………………........69 VI.3.1 Propriétés rhéologiques………………………………………………….…...................…69 VI.3.1.1 Effet du superplastifiant…………………………………………................…................69 VI.3.1.2 Effet de l’ajout minéral laitier de haut fourneau …………….......................................69 VI.3.2 Propriétés mécaniques………………………………………………………........…..........70 VI.3.2.1 Effet du superplastifiant…………………………………………................…................70 VI.3.2.2 Effet de laitier de haut fourneau ……………………....................................................70 VI.4 Conclusion…………………………………………………................……………………...72 CONCLUSION GENERALE ………………………………………………................………...73 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ANNEXES

Liste des figures

Université Ouargla Page 1

Figure I.1. : Composition d’un béton ordinaire « BO » et d’un BAP. Aspect à l’état frais d’un BO et d’un BAP. ………………………………………....................................………………5 Figure I.2 : Le pont Akashi Kaikyo……………………………………………………………7 Figure I.3. Application du BAP dans la préfabrication. ………………………………………8 Figure I.4: Essai de la boite, capacité de remplissage (OZAWA et coll. 1992).......................17

Figure I.5: Variation du volume de béton passant en fonction de l’affaissement (Essai de la boite, Ozawa et coll. 1992). )....................................................................................................18 Figure I.6 : Capacité de remplissage ou déformabilité maximale (Ozawa et coll.1992). .......18 Figure I.7 : Phénomène de blocage des armatures. ..................................................................19 Figure II.1 :Essai d’étalement au cône d’Abrams ……………………………….…………...22 Figure II.2 : Essai de la boite en L............................................................................................23 Figure II .3 : Essai du Box…………………………………………………………………....24 Figure II.4 :Essai de l’entonnoir en forme de V d’après SAKATA ……….……....................25 Figure II.5 : Essai de tassement (MANAI, 1995). ……………………………….…………..26 Figure II.6 : Essai du tube en U …………………………………………………………..….27 Figure II.7 : Essai du caisson, d’après YURUGI et al (1993).…………………….................28 Figure II.8 : Essai de la stabilité au tamis.…………………………………………….….......29 Figure II.9 : Variation des résistances mécaniques en compression de BAP en fonction de la composition du liant, d’après HAYAKAWA et al (1993).......................................................30 Photo V.1: Echantillonneur. ……………………………………………………….................41 Photo V.2 Série des Tamis…………………………....……………………………................41 Photo V.3: Essai de densité apparente (etape1)……… …………………………………………....44 Photo V.4 : Essai de densité absolue …………………………………….……………………..…..45 Photo V.5 : Appareil de Los Angeles …………………………………………………......…46 Photo V.6 Essai de consistance…………………………...…………...………………...……49 Photo V.7 : Appareil de Vicat……………………………………………………………..…49 Photo V.8: Temps de pris……………………………………………………………..….50 Photo V.9: Le super plastifiant ………………………....…………………………..…..........52 Photo V.10:laitiers de haut fourneau………………………....…………...………..…..........52

Photo VI.1:Essais au cône d’Abrams…………...…...……....…………...………..…...63 Figure VI.2:Diagrammede l’étalement………………...……....………...………..…............64 Photo VI.3: boite en L………………...…..........................…....………...………..….............65 Figure VI.4: Le diagramme de la boite en L……………..….....................………..…............65 Photo VI5 Essai de stabilité au tamis……………...….....................………..…......................66 Figure VI.6: le diagramme de la stabilité au tamis…………...….....................………........67 Figure VI.7: Résistances à la compression de deux BAP à différents dosages en SP.......…...70 Figure VI.8: Influence de la présence et du dosage des laitiers de haut fourneau sur la résistance à la compression……………...….....................………..….................................71 Figure VI.9: Résistance à la compression à 28jours des différents bétons.......…....................71

Liste des tableaux


LISTE DES TABLEAUX

Tableau I-1 : Origine et caractéristiques des différents types de roche calcaire [Merghoub M., 2005] ....................................................................................................................................…...11 Tableau I-2 : Propriétés du béton de ciment au Laitier granulés des hauts fourneaux (N.Bouzoubaa)...........................................................…..............................................................12 Tableau I .3: Effets et performances des adjuvant...........................................................….......16 Tableau II.1 : Corrélation entre le Slump flow et le Flow table sans choc..........................…...21

Tableau III.1 : Différentes formulations de BAP ....................…...............................................32

Tableau III.2 : Formulation de BAP et bétons ordinaires vibrés, réalisés et caractérisés par

PERSSON. ....................…..........................................................................................................33

Tableau III.3 : Exemple de formulation des BAP fabriqués en France. ....................….............34

Tableau V.1 : Analyse granulométrique du gravier 8 /15....................…..................................42 Tableau V.2 : Analyse granulométrique du gravier 3/8....................….....................................42 Tableau V.3 : Analyse granulométrique du sable (0/3) ....................…....................................43 Tableau V.4 : Analyse granulométrique du sable (0/1) ....................…....................................43 Tableau V.5: Densités apparentes....................…......................................................................44 Tableau V.6. Densités absolues....................….........................................................................44 Tableau V.7 : Résistance à la fragmentation (LA) ....................…...........................................46 Tableau V.8. Module de finesse du sable....................…..........................................................47 Tableau V.9: Valeurs de l’équivalent de sable....................…..................................................48 Tableau V.10: Différentes classes de ciment....................….....................................................48 Tableau V.11: Quantité optimale d’eau....................….............................................................49 Tableau V.12: composition chimique du ciment....................…...............................................41 Tableau V.13: composition minéralogique du ciment....................….......................................51 Tableau V.14: Caractéristique physique et copmosition chimique du Laitier de haut fourneau......................................................................................................................................52 Tableau V.15 : composition du béton témoin. ....................…...................................................56 Tableau V.16 : composition du mélange. ....................…..........................................................56 Tableau V.17. Composition des BAP1 et BAP2. ....................…..............................................58 Tableau V.18 : composition d’un BAP avec 10% de laitier de haut fourneau...........................59 Tableau V.19 : composition d’un BAP avec 20% de laitier de haut fourneau. . .......................59 Tableau V.20 : Composition d’un BAP avec 30% de laitier......................................................60 Tableau VI.1 : résultats de l’essai au cône d’Abrams................................................................62 Tableau VI.2:essai de la boite en L............................................................................................63 Tableau VI.3. Résultats de l’essai de la stabilité au tamis..........................................................63 Tableau VI.1 : résultats de l’essai au cône d’Abrams................................................................64 Tableau VI.2: essai de la boite en L...........................................................................................65 Tableau VI.3. Résultats de l’essai de la stabilité au tamis..........................................................66 Tableau VI.4 : résistance à la compression des bétons étudiés. .................................................68 Le tableauVI.5 Récapitulatif des résultats des essais effectués sur différents types des bétons...................................................................................................................................68

INTRODUCTION GENERALE



Le béton est le matériau le plus utilisé dans les constructions à traverse le monde. En effet, sa rapidité de fabrication, sa mise en place, son facile cout et ses performances mécaniques ainsi que sa durabilité ont contribué à accroitre son utilisation pour tous les ouvrages, comme des immeubles de bureaux ou d'habitation, des ponts, des centrales nucléaires, ...

Après la recherche d'une amélioration de la résistance et de la durabilité, une étape supplémentaire est franchie avec les bétons autoplaçant (BAP). Les bétons autoplaçants possèdent une plage d'utilisation très large: des résistances couvrant la gamme des bétons ordinaires aux bétons à hautes performances, mais également des utilisations diverses (de l'habitation aux ouvrages d'art).

Les bétons autoplaçants sont des bétons spéciaux très fluides, dont la spécification est de se mettre en place sous l'effet de leur poids propre sans vibration externe et interne. Les bétons autoplaçants ont été mis au point dans les années 90 au Japon. Depuis, leur utilisation ne cesse de s'étendre en Europe et sur le continent nord américain en raison de l'intérêt économique et des possibilités techniques qu'ils représentent:

-Diminution du temps de réalisation lors de la mise en place du bétons sur chantier,

-Diminution de la pénibilité du travail sur chantier,

-Possibilités techniques nouvelles : coulages de zone fortement ferraillées, dans des coffrages à géométrie complexe ou très encombrée, réparation de zone difficilement accessibles.

Cette mise en place, sous le seul effet de la gravité, nécessaire une très grande fluidité du matériau mais il est aussi indispensable que le béton conserve une stabilité satisfaisante et une parfaite homogénéité. Ces deux propriétés contradictoires sont obtenues par l'ajout et le dosage adéquat de superplastifiant et de fines et/ou l'emploi d'agents de viscosité. Parallèlement à cela, les BAP présentent les particularités de compositions suivantes comparativement aux bétons vibrés: volume de pate élevé, dosage élevé en fines, rapport G/S proche de 1 et un diamètre maximal de granulats Dmax réduits.



Cependant, l’enthousiasme que suscite la mise en place rapide et moins pénible des BAP ne doit pas occulter la rigueur nécessaire à la fabrication et à la mise en œuvre. De son élaboration jusqu'à sa mise en service, le béton passe par 3 étapes différentes : état fluide, état au jeune âge, et état durci. A l’état frais le béton doit assurer la facilité de la mise en œuvre ainsi qu’une grande capacité de remplissage, celle-ci doit fournir les caractères rhéologiques visés à savoir : un béton homogène, stable et uniforme.

Au jeune âge le béton doit garantir une résistance suffisante pour permettre le décoffrage, et éviter les fissures causées par le retrait et le dégagement de chaleur. Une durée de vie prolongée de la structure, des performances mécaniques donc une résistance élevée et une perméabilité minimale sont certifiées pour ce béton à l’état durci.

L’étape du béton à l’état frais est la plus importante mais aussi la plus délicate. Les conditions sur chantier diffèrent des conditions au laboratoire : sur chantier il est plus difficile de garantir les performances voulues, un excès ou un manque de vibration peut provoquer une ségrégation importante.

En conséquence il est nécessaire de disposer d’une main d’oeuvre qualifiée, d’un chantier organisé, et d’une bonne coordination entre le concepteur et l’exécuteur des travaux.

C’est de là qu’est venue l’idée de produire un béton fluide, qui a l’aptitude de se mettre en place sans vibration, tout en assurant de bonnes propriétés rhéologiques et mécaniques.

L’objectif de ce travail, est d’aboutir à de formulation d’un béton autoplaçant, et de comparer ses performances à celles d’un béton ordinaire vis-à-vis du comportement rhéologique et de la résistance.

On verra aussi l’influence des ajouts minéraux, plus précisément du laitier de haut fourneau, à différents dosages, sur le comportement du béton autoplaçant à l’état frais et à l’état durci.



Ce mémoire comportera deux parties :

♦ Une partie théorique: qui est une synthèse bibliographique de la littérature spécialisée. Elle englobe la définition d’un béton autoplaçant, de ses composants, des propriétés recherchées. Les méthodes de formulation d’un BAP, les essais de caractérisation à l’état frais et à l’état durci, ainsi que le processus d’élaboration et de transport y sont également développés.

♦ Une partie expérimentale: qui présente l’ensemble des essais effectués au Laboratoire de Travaux Publics du Sud (LTPS), leur principe et leur mode opératoire. Un récapitulatif des méthodes de formulations adoptées dans cette recherche et des essais effectués sur béton y est exposé.

Bien entendu les résultats des essais effectués au laboratoire sont présentés et suivis d’une interprétation et d’une conclusion générale.

Chapitre I Définition et propriétés des BAP



I.1 Définition d’un béton autoplaçant

Le béton autoplaçant se distingue principalement du béton ordinaire par ses propriétés à l’état frais. En effet, le béton autoplaçant est un béton fluide et parfaitement homogène qui se met en place sans vibration. Il est capable de s’écouler sous son propre poids quel que soit le confinement du milieu et reste homogène au cours l’écoulement et une fois mis en place (absence de ségrégation dynamique et statique).

Grâce à son homogénéité, sa résistance à la ségrégation, et sa stabilité ce béton garantit des structures résistantes et durables.

Pour obtenir un béton fluide il ne s’agit pas d’ajouter de l’eau, au contraire, une telle manipulation conduit à des phénomènes de ségrégation entraînant une chute des performances. Il s’agit de trouver la composition optimale entre les différents constituants (gravier, sable, ciment, eau, ajouts et adjuvants), et de garantir l’absence de ségrégation et de ressuage.

Pour parvenir à les BAP sont formulés différemment des bétons ordinaires. Ils comportent un

fort dosage en sable, en ciment et en éléments fins, ainsi que des ajouts chimiques et minéraux

qui permettent de modifier leurs propriétés. Les granulats utilisés doivent être de diamètre

limité pour prévenir la formation des voûtes susceptibles de bloquer l’écoulement. [1]

Composition :

Les BAP ont des compostions granulométriques fortement chargées en éléments fins.

Des adjuvants de type (superplasitifants), ou plastifiants (réducteurs d’eau) sont utilisés systématiquement.

Le rapport E/C+f, facteur principal dans la qualité d’un BAP, est voisin de 0,35.

Exemple d’une composition d’un BAP de Génie Civil :

⇒ Eau= 180 l/m3

⇒ Ciment= 350 kg/m3

⇒ Fines= 200 kg/m3

⇒ Sable= 800 kg/m3

⇒ Gravillons (2)= 900 kg/m3

⇒ Adjuvants = 6% du poids de ciment [1]



Figure I.1. : Composition d’un béton ordinaire « BO » et d’un BAP. Aspect à l’état frais d’un BO et d’un BAP.

I.2 Historique

Les bétons autoplaçants sont des bétons spéciaux à haute performance qui se caractérisent essentiellement par leur fluidité à l’état frais et leur homogénéité à l’état durci.

Ces bétons ont la capacité de se mettre en place sous l’effet de la gravité, sans apport de vibration même dans les coffrages très ferraillés.

L’idée de ces bétons a été lancée vers le milieu des année 80 par des chercheurs de l’université de Tokyo, puis a été rapidement reprise par les grands groupes industriels Japonais (Kajima, Taisei, Obayashi, etc.) pour des projets d’envergure.

L’essor important de ce type de bétons se justifie par le fait qu’ils présentent deux intérêts technico-commerciaux :



- facilité de mise en place : diminution du temps de réalisation, diminution du personnel donc du coût de la main-d’oeuvre ; ainsi que la possibilité d’utiliser des coffrages de formes complexes et de forte densité d’armatures.

- amélioration de la qualité du béton (résistance et durabilité), qui est indépendante du savoir-faire des ouvriers.

L’intérêt des autres pays pour ce type de béton n’est apparu qu’après quelques années, mais il est en plein essor. En France le LCPC (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées) se penche sur la question au début des années 90. Les premières applications en grandeur réelle sont réalisées au début de 1988, à Brest, sur le chantier d’extension du parc de loisirs Océanopolis pour des voiles courbes de grande hauteur fortement ferraillés. Aussi lors de la construction d’un collège dont les façades sont inclinées, à géométrie complexe, et des formes non répétitives excluant toute possibilité de préfabrication.

Les chercheurs et les industriels Japonais n’ont pas tout de suite publié leurs recherches. La viabilité des bétons autoplaçants devait être prouvée. Plusieurs équipes de recherche et de développement s’y sont consacré. Des réalisations en vraie grandeur ont confirmé le travail mené au Japon depuis plus de dix ans.

Le challenge actuel consiste à maîtriser la formulation du béton autoplaçant dans plusieurs classes de résistance pour un prix compétitif ,en prenant en compte d’une part le cahier des charges intégrant les performances rhéologiques et d’autre part les techniques et matériaux disponibles. [6.7.8]

À titre d’exemple nous citerons quelques réalisations japonaises :

� �le pont Kiba park. où 650m3 de bétons autoplaçants ont été utilisés avec une résistance à la compression à 28 jours de 60 MPa. [2]

� �le pont Akashi Kaikyo (Figure 1.1), le plus long pont suspendu au monde (3910m, 1991m entre les deux pylônes) où 770 000m3 de béton autoplaçant ont été versés dans les coffrages des fondations et des piliers très congestionnés sans vibration (OKAMURA et coll. 1994); [3]



Figure I.2. Le pont Akashi Kaikyo

� le bâtiment Landmark Tower où un béton autoplaçant d’excellente déformabilité a été mis en place avec succès dans 66 colonnes de 40m de hauteur chacune (Hayakawa et coll. 1995).[4]

� le stade de Fukuoka où 10 000m3 de béton autoplaçant ont été utilisés pour des sections très ferraillées et de formes compliquées (Izumi et coll. 1995).[5]



Figure I.3. Application du BAP dans la préfabrication

D’autre part, plusieurs autres structures (réservoirs, murs de soutènement, poteaux, etc.) ont été construites totalement ou partiellement avec des bétons autoplaçants.

I.3 Spécificité de la composition des bétons autoplaçants Les approches de composition des BAP sont basées sur les critères suivants a) Une quantité de fines importante : Les compositions des bétons autoplaçants comportent une importante quantité de fines, (environ 500 kg/m3 de diamètre inférieur à 80 µm) pour assurer la maniabilité et limiter les risques de ressuage et de ségrégation. Le liant utilisé est fréquemment un mélange de deux ou trois constituants, afin éviter l’élévation de température du béton lors de la prise du béton.

b) Un volume de pâte élevé :

Le rôle de la pâte (ciment + eau efficace + air occlus + additions) est d’écarter les granulats, afin de diminuer les frottements qui provoquent la limitation vis-à-vis de l’étalement du béton et la capacité de remplissage des coffrages.

c) Utilisation des superplastifiants :

La maniabilité des BAP est obtenue en ajoutant des superplastifiants. Cet ajout ne doit pas être très élevé (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 ségrégation et du ressuage.



d) Un faible volume de gravillon :

Les risques de blocage pour un confinement donné augmentent avec l’augmentation des teneurs

en gros granulats. Les BAP peuvent être réalisés avec des granulats roulés ou concassés, le

diamètre maximal des gravillons dans un BAP étant compris entre 10 et 20 mm.

le rapport gravillon/sable pour les BAP est voisin de 1. [9] I.4 Matières premières utilisées dans les bétons autoplaçants I.4.1 Les granulats

Les BAP sont réalisés avec des granulats roulés ou concassés, toutefois, comme pour un béton

ordinaire, la forme des granulats a une influence sur le comportement rhéologique.

Le coefficient de frottement est plus faible entre les granulats roulés qu’entre les granulats

concassés.

Les granulats roulés présentent par ailleurs un plus petit vide intergranulaire, ce qui nécessite une

plus petite quantité de pâte de ciment pour le remplir.

Cependant pour le sable, et face au problème de surexploitation des gisements, il est préférable

d’utiliser un sable concassé qu’un sable roulé. De plus, sa granulométrie peut être rendue quasi

uniformément riche sur une étendue granulaire imposée par criblage, ce qui n’est pas le cas pour

un sable roulé qui a une granulométrie presque monogranulaire.

De plus, le sable concassé apporte au mélange une part considérable de fines qui améliorent la

maniabilité, la compacité, la résistance et la durabilité du béton.

D’autre part la flottabilité des granulats concassés dans la pâte de ciment est meilleure, en raison

de leur plus grande surface spécifique à masse identique.

Afin d’empêcher tout risque de blocage lors du coulage, on limite en général le diamètre maximal

des granulats à 16mm.

I.4.2 Le liant I.4.2.1 Le ciment :

Les BAP peuvent être réalisés avec la plupart des ciments. Cependant, compte tenu des exigences

de démoulage aux jeunes âges, les BAP utilisés dans l’industrie du béton contiennent presque

toujours du ciment CPA-CEM I 52.5 ou 42.5.

I.4.2.2 Les ajouts minéraux : Les additions minérales sont des matériaux minéraux finement divisés pouvant être partiellement substituées au ciment pour améliorer certaines de ses propriétés ou pour lui conférer des propriétés particulières. Les additions sont variées : le laitier granulé de haut fourneau, les calcaires, les pouzzolanes naturelles (siliceuses ou calciques), les fumées de silice, les cendres volantes. Les deux dernières additions ont des propriétés pouzzolaniques, c’est-à-dire qu’elles ne durcissent pas par elles-mêmes lorsqu’elles sont mélangées avec de



l’eau, mais elles réagissent à température habituelle, en présence d’eau, avec l’hydroxyde de calcium (Ca(OH)2) dissous issu des réactions d’hydratation, pour former des composés de silicates et d’aluminates de calcium développant des résistances. Ces composés sont semblables à ceux qui sont formés lors du durcissement des matières hydrauliques.

I.4.2.2.1 Le laitier granulé de hauts-fourneaux (LGHF)

C’est un matériau hydraulique latent, c’est-à-dire qui présente des propriétés hydrauliques lorsqu’il a subi une activation convenable. Le laitier ne possède par lui-même aucune vertu liante, mais sous la forme broyée et en présence d’eau, il réagit chimiquement avec la chaux et l’eau pour former des composés possédant des valeurs liantes. Il est obtenu par le refroidissement rapide de la scorie fondue provenant de la fusion de minerai de fer dans un haut fourneau. La trempe provoque la vitrification du matériau. Il est constitué, en masse, d’au moins deux tiers de CaO, MgO et SiO2, le reste contenant Al2O3 et de faibles quantités d’autres oxydes. La structure des laitiers de hauts fourneaux est essentiellement amorphe mais des phases cristallisées telles que la merwinite (de formule simplifiée 3CaO.MgO.2SiO2) ou la mélilite (mélange de gehlenite 2CaO.Al2O3.SiO2 et d’akermanite 2CaO.MgO.2SiO2) peuvent être retrouvées en petite quantité dans le laitier vitrifié. Contrairement au clinker qui est soluble dans l’eau et s’hydrate en présence d’eau, le laitier vitrifié n’est soluble que dans une eau alcalinisée et a donc besoin, pour faire prise, d’un agent d’addition appelé « activant ».[13]

I.4.2.2.2 Matériaux pouzzolaniques

Les pouzzolanes sont des matériaux n’ayant pas des propriétés liantes en eux-mêmes mais qui, en se combinant avec la chaux à température ordinaire et en présence d’eau, forment des composés insolubles stables possédant des propriétés liantes. L’activité pouzzolanique désigne cette aptitude du matériau à fixer l’hydroxyde de calcium et à durcir sous l’eau. On distingue : Les pouzzolanes naturelles : Les pouzzolanes sont des roches naturelles composées d’une large part de silice réactive, d’oxyde de fer et d’alumine. Elles sont généralement d’origine volcanique ou sédimentaire. Leurs propriétés pouzzolaniques sont soit naturelles, soit activées thermiquement.



Les cendres volantes : Il s’agit de poudres finement divisées de nature silico-alumineuse ou silico-calcaire : les premières ont des propriétés pouzzolaniques, les secondes peuvent, en outre, posséder des propriétés hydrauliques. Elles sont obtenues par dépoussiérage électrostatique ou mécanique de particules pulvérulentes provenant du courant de gaz des chaudières, alimentées au charbon pulvérisé.

I.4.2.2.3 Les fillers calcaires

Les fillers calcaires sont très réactifs en présence de ciment, alors que les fillers siliceux sont pratiquement inertes. Cette réactivité dépend de : � La nature du calcaire, � son état de cristallisation (une calcite à réseau cristallin désorganisé donne une

augmentation de résistance plus rapide qu’une calcite à réseau cristallin désorganisé), � le type de broyage (en plus de l’action propre due à l’augmentation de la finesse, le

broyage peut désorganiser la structure et améliorer la réactivité). Tableau I-1 : Origine et caractéristiques des différents types de roche calcaire

[Merghoub M., 2005] Nomenclature Origine Caractéristiques La calcite Sédimentaire (minérale) -C’est du carbonate de calcium (CaCO3)

cristallisé (rhomboèdre à six face) et elle est le principal constituant des roches calcaires.

La craie Sédimentaire (organique) -C’est de boue formée de coquille de foraminifères.

Doléite Basaltique -Elle a une structure intermédiaire entre les roches grenues et les roches microlithique.

La dolomite Sédimentaire -C’est du calcaire renfermant des carbonates de magnésium et de carbonates de calcium.

Le foraminifère Sédimentaire -C’est un calcaire formé à partir de dépôts marins de test de foraminifères planctoniques.

I.4.2.3 Réactions d’hydratation des laitiers et autres constituants

pouzzolaniques

I.4.2.3.1 L’hydratation du laitier granulé de hauts fourneaux

L’initiation de la prise du laitier est liée à deux phénomènes successifs ne se produisant qu’en présence d’un activant (agent basique). Ces deux phénomènes sont : 1- Le passage en solution dans l’eau interstitielle de l’aluminium, du silicium et du calcium

sous l’action des ions hydroxyle OH- de la solution, la solubilisation étant accélérée à partir de

pH 12 ;



2- La cristallisation à partir de la phase aqueuse de composés hydratés dont la composition globale est plus riche en chaux que le laitier. L’apport de calcium est donc nécessaire pour l’hydratation pour prévenir la chute du pH en dessous du seuil d’attaque. L’activant répond à une double fonction : il permet de maintenir le pH au dessus de 12,6 par apport de chaux en excès, et il participe à la formation des hydrates. L’activation peut se produire selon différents mécanismes en fonction de la nature chimique de l’agent. Il existe : l’activation alcaline (sodique ou calcique), l’activation sulfatique et l’activation sulfo-calcique. Les produits formés sont alors de compositions et de dispositions différentes. L’activation des laitiers dans le ciment est de type calcique (à cause de la portlandite libérée par l’hydratation du ciment active) et un peu sulfo-calcique. L’activation à la chaux donne des phases hydratées de C-S-H. La gehlenite hydratée C

2ASH

8,

apparaissant par l’activation à la soude, ne se forme pas en présence de Ca(OH)2. L’activation

sulfo-calcique, obtenue par le mélange de gypse et de chaux, conduit aussi à la formation de C-S-H et d’ettringite.

I.4.2.3.2 Réactions pouzzolaniques

L’activité pouzzolanique est un phénomène aboutissant à la formation de phases susceptibles de manifester de la résistance mécanique après le durcissement. Elle se produit par l’effet de la réaction de la chaux sur les produits formés par l’attaque alcaline des silicates acides. La réaction produit des hydrates semblables aux phases néoformées par l’interaction du clinker avec du laitier granulé de haut fourneau : silicates de calcium et aluminates de calcium hydratés en présence d’un excès de chaux. Les réactions pouzzolaniques mettent en jeu la portlandite Ca(OH)2 dans le processus d’hydratation. I.4.2.4 Utilisation de l’ajout laitier granulé de hauts fourneaux LGHF

Tableau I-2 : Propriétés du béton de ciment au Laitier granulés de hauts fourneaux(N.Bouzoubaa)

Propriétés du béton

Propriétés du béton frais Commentaire L’affaissement et l’ouvrabilité

Le LGHF améliore l’ouvrabilité et la cohésion du béton, et l’ampleur de cette amélioration va de pair avec la proportion de LGHF utilisé, cependant que le LGHF à finesse élevée n’améliore pas l’ouvrabilité du béton.

Le ressuage L’utilisation de laitier n’as pas d’incidence significative sur le ressuage du béton.

L’augmentation autogène de la température

-L’utilisation du LGHF peut atténuer l’augmentation autogène de la température dans les éléments en bétons, ainsi que les risques de contraintes thermiques et de fissurations associée, si le pourcentage de laitier utilisé comme substitut partiel au ciment portland est suffisamment élevé (c.à.d. au



moins 50%, pourvu que la finesse de Blaine se soit pas supérieure à environ 6000cm2/g). -Par temps chaud, un pourcentage de remplacement plus élevé (>65%) pourrait s’avérer nécessaire.

Temps de prise -L e temps de prise du béton du laitier peut être plus lent que celui du béton de ciment Portland, en particulier en temps froid. -La prise plus lente dépend de la réactivité du laitier et de son pourcentage dans le mélange.

La mise en place -Étant donné que le développement de la résistance légèrement plus lent du béton content du LGHF, sa mise en place est délicate par temps froid, puisque de faibles températures peuvent réduire encore davantage son temps de prise. -Par temps chaud, les temps de prise sont semblables à ceux du ciment Portland.

Propriétés du béton durci

Développement de la résistance

-En général la résistance du béton contenant du LGHF se développe plus lentement, est plus faible initialement et égale ou supérieure à long terme à celle du béton Portland de résistance à la compression à 28 jours semblable. -Par temps chaud, le développement de la résistance peut être aussi rapide, sinon plus, que celui du béton de ciment portland.

Retrait au séchage -Il n’y a pas de différences notables en ce qui concerne les caractéristiques de retrait entre le béton avec et sans LGHF comme ajout cimentaire, si la proportion de la pâte est la même. -Il est par ailleurs possible de tirer avantage de l’ouvrabilité améliorée et de la réduction possible d’eau nécessaire dans le cas du béton contenant du LGHF.

Fluage -Le LGHF semble réduire le fluage en raison de l’augmentation de la résistance finale et du module d’élasticité du béton qu’il entraîne.

I.4.2.5 Durabilité des bétons à base de laitier

Ils existent plusieurs études sur la durabilité des bétons à base de laitier, quelques études montrent que ;

� Le béton dont le pourcentage massique de LGHF par rapport au total des matériaux cimentaires est supérieur à 35 % présente une amélioration démontrée de la résistance à l’attaque par les sulfates. Et pour obtenir des performances équivalentes à celles offertes par le ciment de type HS, des teneurs en laitier de 35 % à 65 % peuvent être



nécessaire, selon la teneur en Al2O3 du laitier. À des teneurs en Al2O3 élevées, le pourcentage de laitier nécessaire dans le mélange est plus grand.

� La perméabilité et le risque de diffusion dans les mortiers à base de laitier est réduite, et il y a une bonne résistance à la pénétration des chlorures.

A. Neville, Daube et Bakker ont montré que lorsque la teneur en laitier est d’au moins 60 % de la masse totale du liant et que E/C=0.5, le coefficient du béton exposé au chlorures est au moins 10 fois plus faible que dans le cas du ciment Portland. Cet effet bénéfique des laitiers est dû à la microstructure plus dense de la pâte de ciment hydraté, plus d’espace poreux été remplis par des C-S-H que dans le cas de pâtes de ciment Portland seul. La résistance aux sulfates est également augmentée en raison de l’amélioration de la microstructure de la pâte de ciment au laitier.

� les laitiers à forte teneur en Al2O3 se comporteraient moins bien. � Lorsque la teneur en laitier est inférieure à 60 % et dans le cas des ciments avec ajout

de cendres volantes silico-alumineuse ou de pouzzolanes, c’est le clinker de base qui détermine la teneur du ciment aux sulfates.

I.4.2.5.1 Durabilité en milieu marin

La perméabilité est considérée comme le facteur qui exerce la plus grande influence sur la durabilité du béton dans l’eau salée. Il est donc clair que le LGHF peut améliorer la durabilité du béton en milieu marin étant donné, notamment, la performance du laitier dans les milieux riches en chlorures [Nabil bouzoubâa et Simon Foo]. [10]

1.4.3 EAU : L’eau de gâchage doit être propre, elle ne doit pas contenir de matière en suspension au delà des tolérances réglementaires suivantes : - 2 g/l pour les bétons à haute résistance - 5 g/l pour les bétons à faible résistance L’eau de gâchage ne doit pas contenir des sels dissous au delà de : - 15 g/l pour les bétons à hautes résistances. - 30 g/l pour les bétons à faibles résistances. [11] . 1.4.4. ADJUVANTS :

Les adjuvants sont des produits chimiques incorporés au béton frais en faibles quantités, afin d’en améliorer certaines propriétés, les principaux adjuvants sont :

� Les superplastifiants : ils permettent d’obtenir des bétons maniables et ouvrables par

défloculation des grains de ciment. À une consistance donnée ils offrent la possibilité

de réduire la quantité d’eau nécessaire à la fabrication et la mise en place du béton, et

par conséquent augmenter les caractéristiques mécaniques du béton.



� Les retardateurs de prise : ils trouvent leur utilisation dans le transport du béton sur de

grandes distances, en particulier par temps chaud. Ils sont aussi utilisés pour éviter

toute discontinuité lors de reprise de bétonnage.

� Les accélérateurs de prise : ils trouvent leur utilisation dans la réalisation de

Scellement ou d’étanchement

� Les accélérateurs de durcissement : ils permettent d’obtenir de bonnes caractéristiques

mécaniques à jeune âge afin de décoffrer rapidement et augmenter par conséquent la

cadence de travail, en particulier en temps froid.

� Les entraîneurs d’air : ils favorisent la formation de microbulles d’air (agrégats fictifs)

de façon homogène afin d’augmenter la résistance du béton aux cycles gel-dégel.

� Les hydrofuges de masse : ils permettent d’étanchéifier le béton, en colmatant les

pores capillaires, ils trouvent leur utilisation dans la réalisation des réservoirs d’eau,

piscines, bâche à eau.[12]



Tableau I .3: Effets et performances des adjuvants

I. 5 PROPRIÉTÉS DES BÉTONS AUTOPLAÇANTS :

La fluidité et la stabilité constituent les deux paramètres qui permettent de donner une appréciation sur les caractéristiques du béton à l’état frais.

I. 5.1 NOTION DE DÉFORMABILITÉ ET DE CAPACITÉ DE REMPL ISSAGE :

Le béton doit se déformer dans les coffrages pour contourner les obstacles qu’il peut rencontrer durant son écoulement. Cette déformation doit se faire sans qu’il y ait un risque de séparation de ses différents constituants. La capacité de remplissage d’un béton est un indice d’ouvrabilité qui nous renseigne sur la déformabilité, la cohésion et la résistance à la ségrégation d’un béton durant son écoulement (Ozawa et coll. 1992).



En plus de la qualité du béton (composition et teneur en liant, rapport E/L, teneur en ajout chimique,….etc.). La capacité de remplissage est affectée par la forme des coffrages, l’espacement des armatures et la méthode de mise en place du béton.

Une étude expérimentale a été réalisée par Ozawa et coll. (1992) pour évaluer la capacité de remplissage d’un BAP sous des conditions sévères.

L’essai comme le montre la figure 2.3 consiste à déverser 30 litres de béton autoplaçant dans un contenant cubique dont le fond contient un grillage ayant un maillage de 50 mm. Le maillage est supposé simuler une zone fortement congestionnée d’un coffrage.

Une trappe empêche le béton de s’écouler avant le moment de l’essai, on applique une pression uniforme de 0.1 kg/cm2 sur toute la surface du béton et on ouvre la trappe. Lorsque l’écoulement cesse, on mesure la quantité du béton ayant traversée le grillage.[9]

Figure I.4: Essai de la boite, capacité de remplissage (OZAWA et coll. 1992).

La relation entre le volume du béton passant à travers le grillage et l’affaissement est présenté par le graphe de la figure 2.4 :

Pression de 0.1 kg/cm2

30 litres de béton

Grille d’armatures

50 mm

Trappe



Affaissement 20 10

Volume du béton passant (llll)

5

10

15

Pression de 0.1kg/cm2

0

Figure I.5: Variation du volume de béton passant en fonction de l’affaissement (Essai de la boite, OZAWA et coll. 1992).

Cette relation n’est en fait pas linéaire, mais elle possède plutôt un optimum pour les bétons à

faible affaissement, il y a une difficulté d’écoulement à cause d’un manque de déformabilité.

Par contre, dans le cas des affaissements élevés, on assiste à un phénomène de ségrégation. Le

béton possède une très faible viscosité et les granulats se séparent du mortier pour former des

arches et bloquent l’écoulement.

La capacité de remplissage maximale correspond à un affaissement où la courbe de la

déformabilité et celle de la résistance à la ségrégation se coupent (cf. figure 2.5) :[12]

Figure I.6 : Capacité de remplissage ou déformabilité maximale (OZAWA et coll.1992).

Affaissement

Volume passant/Volume initial

Fluidité Stabilité

Déformabilité

(Capacité de remplissage)



I.6Cahier des charges d’un BAP La spécificité des BAP réside dans leur comportement à l’état frais. En effet ce type de béton doit se caractériser par une grande ouvrabilité et une grande déformabilité tout en restant stable. Ces propriétés contribuent à assurer des structures durables et de qualité.

Le cahier des charges suivant décrit les propriétés rhéologiques exigées pour un BAP :

un BAP doit avant tout s’écouler (se mettre en place) sous son poids propre, et avec un débit suffisant en milieu infini (dalle par exemple), le béton se comportant comme un fluide binghamien, cela se traduit par un seuil de cisaillement et une viscosité plastique faibles. L’écoulement doit se faire sans apport de vibration, au travers de zones confinées et coffrages complexes. le béton doit présenter une bonne résistance à la ségrégation dynamique pour rester homogène. En phase d’écoulement dans une zone confinée, si le mortier n’est pas assez résistant, les gravillons peuvent le cisailler. Ils ont tendance à venir au contact les uns des autres, ainsi il y a formation de voûtes par contacts solides, qui en se colmatant avec des parties fines interrompent l’écoulement (Figure I.1).une bonne résistance à la ségrégation statique, au tassement et au ressuage: une fois mis en place jusqu'à sa prise, le béton doit avoir une bonne résistance à la ségrégation pour garder son homogénéité. Le tassement et le ressuage sont aussi à éviter, car ils génèrent une chute d’adhérence des armatures en partie supérieure des levées par rapport à celles situées en zone inférieure lors du coulage. possibilité de pompage.[14]

Figure I.7 : Phénomène de blocage des armatures.

La formulation de ce type de bétons n’est pas aussi simple que dans le cas des bétons ordinaires car il s’agit de concilier deux propriétés contradictoires : la fluidité et la stabilité.

L’avantage des bétons autoplaçants est d’améliorer la déformabilité du mélange pour faciliter sa mise en place (sans apport de vibration), tout en gardant une bonne stabilité (résistance à la ségrégation et au ressuage). Pour cela il est nécessaire d’ajouter un agent de viscosité,



d’augmenter la quantité des ajouts minéraux, et de choisir des teneurs appropriées de sable et de granulats.

La composition de la pâte de ciment est aussi importante que la composition du béton lui-même, les deux influent sur son comportement rhéologique. [14]

Chapitre II Caractérisation d’un béton autoplaçant



Introduction

Lorsqu’on s’intéresse au BAP on se trouve souvent confronté au problème de caractérisation de ces bétons. La caractérisation d’un béton autoplaçant à l’état frais consiste à décrire à l’aide d’un matériel adéquat, le comportement visqueux du béton.

A travers ce chapitre nous allons présenter les méthodes d’identification des BAP. Pour cela on s’appuie sur un ensemble d’essais qui décriront les propriétés du matériau.

Dans ce chapitre on étudiera essentiellement les caractéristiques des BAP à l’état frais, néanmoins on citera quelques propriétés du béton à l’état durci.

II .1 Essais de la fluidité

L’essai au cône d’Abrams, (figure II.1) est l’essai de référence pour évaluer la fluidité d’un

BAP. Une observation visuelle permet également de constater si une ségrégation horizontale à

eu lieu ou pas.[15]

II.1.1 Essai d’étalement :

C’est l’essai le plus courant, il s’effectue sur une plaque métallique plane de plus de 90 cm de

côté et à l’aide du cône d’Abrams ou du cône DIN de la table à choc.

À l’essai au cône d’Abrams, le BAP, du fait de sa fluidité s'étale et forme une galette dont on

mesure le diamètre, qui dépasse souvent les 500 mm. La notion traditionnelle d’affaissement

au cône d’Abrams n’a plus aucun sens avec ce genre de béton.

Dans le cas du cône d’Abrams l’étalement est noté slump flow et il est appelé flow table dans

l’essai au cône DIN.

La valeur du slump flow d’un BAP est comprise entre 540 et 700 mm. Il existe une

corrélation entre le slump flow et le flow table.[17]

À titre indicatif, quelques valeurs sont données dans le tableau 2.1

Tableau II.1 : Corrélation entre le Slump flow et le Flow table sans choc

Slump Flow (mm) 540 600 700

Flow tableau (mm) 430 500 680



II.1.2Vitesse d’écoulement

La vitesse d’étalement peut aussi nous renseigner sur la viscosité, l’ouvrabilité du béton est

d’autant plus grande que la vitesse d’étalement est élevée.

Après soulèvement du cône, on chronomètre le temps nécessaire, pour que le béton forme un

cercle de 50cm de diamètre on le note T50. Les valeurs de T50 obtenues pour cet essai vont

de 4 jusqu’a 10 secondes l’équivalent d’une vitesse de 2,5 et 6,25cm/s. [17]

Figure II.1. Essai d’étalement au cône d’Abrams



II.1.3 Essai de la boite en L

La boite en L permet de tester la mobilité du béton frais en milieu confiné et de vérifier que la

mise en place du béton ne sera pas contrariée par des phénomènes de blocage inacceptable.

Le principe de cet essai figure III.5, est de remplir entièrement la partie verticale de la boite,

laisser le béton se reposer 1 mn puis enlever la trappe et laisser le béton s’écouler dans la

partie horizontale a travers le ferraillage, On mesure les hauteurs H1 et H2 et on exprime le

taux de remplissage H2/H1.

Notons que les distances entre les barres d’acier représentent un ferraillage standard pour des

ouvrages de génie civil très ferraillés. Pour des applications moins ferraillées, il est possible

d’alléger la grille en ne mettant que deux barres distantes de 58mm.

Selon le groupe association française de génie civil AFGC, le taux de remplissage doit être

supérieur à 0,8.

Lorsque le béton s’écoule mal à travers le ferraillage et qu’il se produit un amoncellement de

granulats en aval de la grille, c’est le signe d’un problème de blocage ou de ségrégation, il

convient donc de diminuer le rapport G/S (augmenter la quantité de sable, ou diminuer celle

des graviers), ou d’augmenter le volume de la pâte en maintenant le rapport EAU/LIANT

constant. [17]

Figure II .2: boite en L.



II.1.4 Essai de la table de fluidité :

L’essai d’affaissement est exécuté sur un plateau circulaire de 670 mm de diamètre avec un

bord élevé de 20 mm. Sur ce plateau, on impose des mouvements de montée et de descente de

vitesse égale à 12.5 mm/s introduits par une manivelle.

Le nombre d’amplitudes qui correspondent à l’arrivée du béton au bord du plateau, au contact

avec le demi périmètre et au contact total avec le plateau sont ainsi mesurés (Kasai et coll.

1991). Cet essai est aussi semblable à l’essai d’étalement « DIN1048 flow table ». [17]

II.1.5 Essai du Box :

L’échantillon de béton est mis dans un des deux compartiments d’une boite en Plexiglas de

150 × 150 × 400 mm. Quand la porte de séparation des deux compartiments est levée, on

mesure la dénivellation de hauteur du béton entre les deux compartiments. Cet essai permet

d’évaluer la déformabilité du mélange qui sera excellente dans le cas où la dénivellation est

négligeable (Kasai et coll. 1999).

Figure II.3: Essai du Box

La fluidité à elle seule ne suffit pas pour avoir un bon béton. En effet la fluidité favorise la

ségrégation et le ressuage du béton. Ces deux objectifs sont habituellement en conflit,

cependant la technologie des BAP arrive à atteindre les deux propriétés simultanément. Par



conséquent des essais de stabilité s’avèrent indispensables pour s’assurer de la qualité du

BAP. [1]

II .2 Essai de stabilité

II.2.1 Essai de l’entonnoir en forme de V

L’essai consiste à mesurer le temps d’écoulement du béton dans un espace limité. Une section rectangulaire a été choisie pour imposer un écoulement du même type que celui qui est imposé entre deux armatures parallèles. Cet essai permet aussi d’évaluer la stabilité du béton lors de l’écoulement. (Figure II .4). [1]

Figure II.4: Essai de l’entonnoir en forme de V, d’après SAKATA (1996).

II.2.2 Essai de tassement :

Cet essai est réalisé sur des colonnes de béton de 70 cm ou de 150 cm de hauteur (Manai,

1995). Il s’agit de fixer une plaque circulaire en Plexiglas de 150 mm de diamètre et de 4 mm

d’épaisseur ancrée dans le béton à l’aide de 4 boulons de 35 mm de longueur chacun, sur la

surface du béton frais. On met au contact de la plaque en Plexiglas l’aiguille de 24 mm de

longueur d’un comparateur de détection de déplacement qui est caractérisée par une précision

51.5 cm

45 cm

15 cm

7.5 cm 6.5 cm

2



Comparateur de déformation

4 Vis (lmax = 35mm)

Plaque en plexiglas

φ = 15cm et

Tube en PVC Échantillon de

béton

de 0.2 µm. on note la variation du tassement au cours du temps jusqu’à la stabilisation du

mouvement (prise de béton).

On détermine ainsi le tassement relatif T (%) par division de la valeur maximale du tassement (Th) sur la hauteur de la colonne (h).

Cet essai, nous permet également mesurer le volume d’eau de ressuage externe apparue à la surface supérieure du béton. Une fois durcies, les colonnes de béton peuvent être sciées verticalement afin d’évaluer la répartition des gros granulats. Ceci nous donne une idée sur la résistance à la ségrégation du béton. [1]

Figure II.5: Essai du tassement (MANAI, 1995).

II.2.3 SÉGRÉGATION DYNAMIQUE : Pour la ségrégation dynamique, comme pour la ségrégation statique, il n’existe pas d’essais conventionnels. De ce fait, plusieurs systèmes ont été développés. Les essais pour caractériser la résistance à la ségrégation dynamique ont pour but d’évaluer la capacité du béton à s’écouler dans une zone confinée. Ils peuvent par exemple mettre en évidence des phénomènes de blocage de l’écoulement par formation de voûtes avec les granulats. II .2 .3.1 Essai du tube en U Le tube en U (figure II.6.) est composé de deux régions séparées par une trappe. L’essai consiste à remplir la partie (1) puis ouvrir la trappe et laisser le béton s’écouler librement. Après écoulement on mesure la hauteur de remplissage dans la deuxième partie, celle-ci devrait être supérieure à 30cm. [1]

100h

ThT(%) ×=



Figure II.6. Essai du tube en U

II.2.3.2 Essai de la capacité de remplissage (Essai du caisson) Il s’agit de remplir à débit constant le caisson jusqu’à ce que la partie X atteigne 22cm et on estime l’aptitude de remplissage du béton par le rapport A/ (A+B) (%). Avec A : rempli par le béton B : non rempli par le béton. Un béton peut être considéré comme autoplaçant si le rapport est supérieur à 60 . Le volume de béton autoplaçant nécessaire pour réaliser cet essai est de l’ordre de 35 litres. [1]



7 × 5 cm = 35 cm 15 cm

50 cm

30 cm

Entonnoir

Béton

35 Tuyaux (φ = 16 mm) 25 cm

20 cm

B

X A

Figure II.7 : Essai du caisson, d’après YURUGI et al (1993).

II.2.3.2 Essai de la stabilité au tamis L’essai de la stabilité au tamis (figure III.8) permet de qualifier les bétons autoplaçants vis à vis du risque de ségrégation. Il s’agit de verser 10 litre du béton juste après le malaxage dans un sceau, puis couvrir le sceau pour protéger le béton de la dessiccation et laisser reposer durant 15 mn. Verser 5 kg du béton au centre d’un tamis 5mm, à une hauteur de chute de 50cm, on récupère le béton passant dans un récipient. Après 2mn On mesure le pourcentage en poids de laitance par rapport au poids de l’échantillon passant au travers le tamis. On peut considérer qu’une valeur inférieure à 15 % de laitance est caractéristique d’un béton stable. [1] Critères d’acceptabilité : La mesure du pourcentage de laitance conduit à classer les formules de béton autoplaçants de la façon suivante : 0% ≤ Plaitance ≤ 15% → stabilité satisfaisante 15% < Plaitance ≤ 30% → stabilité critique (essai de ségrégation a réaliser in situ) Plaitance > 30% → stabilité très mauvaise Ces critères sont particulièrement adaptés aux applications en éléments verticaux. [17]



Figure II.8 : Essai de la stabilité au tamis.

II.2.4 SÉGRÉGATION STATIQUE :

Il est important d’évaluer la capacité du béton à rester homogène une fois mis en place, c’est à dire la résistance à la ségrégation statique des granulats qui ont une répartition hétérogène. Les caractéristiques du béton telles que la résistance mécanique, le retrait et la qualité du parement peuvent être considérablement réduites dans un béton autoplaçant possédant une bonne résistance à la ségrégation.

II.3. Caractéristiques des BAP à l’état durci

II.3.1. Propriétés mécaniques des BAP

Les résistances mécaniques d’un BAP sont, comme pour la plupart des bétons, directement liées à la qualité du squelette granulaire et au rapport eau efficace sur ciment. Elles dépendent aussi de la composition du liant. L’optimisation de ces paramètres permet d’obtenir une large gamme de résistances jusqu’à des BAP à hautes performances 80 à 100 MPa au 28ème jour. L’évolution des résistances à la compression des BAP semble être voisine de celle des bétons ordinaires en raison de l’utilisation fréquente de fillers calcaires connus pour avoir un effet accélérateur sur l’hydratation des silicates de calcium. Aux très jeunes âges, les résistances des BAP peuvent être affectées lorsque ces bétons contiennent des quantités importantes de superplastifiants, un dosage trop élevé pouvant conduire à un retard de prise considérable. Il est possible cependant d’atteindre des résistances mécaniques élevées au démoulage en optimisant le choix et le dosage en adjuvants. En fonction des propriétés pouzzolaniquesdes additions, les résistances mécaniques des BAP peuvent continuer à croître au-delà de 28 jours.[9]



Figure II.9. Variation des résistances mécaniques en compression de BAP en fonction de la composition du liant, d’après HAYAKAWA et al (1993).

II.3.2. Le retrait

Tenant compte du volume de pâte plus important qu’ils contiennent, les BAP sont susceptibles d’être plus déformables que les bétons ordinaires. Les données de la littérature dans ce domaine montrent bien une tendance au retrait total plus importante pour les BAP. Comme leur retrait endogène varie entre 180 et 250 m/m, il semble être inférieur ou égal à celui des bétons ordinaires. Leur retrait de séchage est donc plus élevé (environ 800 m/m). Ce retrait de séchage est d’autant plus important que le rapport E/C est grand mais paraît d’autant plus faible que le rapport G/S est élevé. [16] II.3.3 Le fluage

Le fluage étant directement lié à la déformabilité de la matrice cimentaire, on peut s’attendre à ce que le volume de pâte des BAP, généralement supérieur à ceux des bétons ordinaires, conduise à des déformations de fluage importantes. Selon PERSSON (1999) , le fluage des BAP augmente significativement lorsque les charges sont appliquées aux jeunes âges, et diminue lorsqu’il s’agit de BAP à hautes performances[16].

Chapitre III Formulation d’un béton autoplaçant



Introduction Depuis son apparition, le béton autoplaçant a fait l’objet de plusieurs recherches.

Des chercheurs du monde entier se sont penchés sur le problème de formulation des BAP, et plusieurs méthodes ont été développées.

Nous nous proposons, dans un premier temps, de présenter quelques approches de formulation du béton autoplaçant avec les résultats des essais, issus de la littérature, effectués sur ces formulations. Dans un deuxième temps, nous présenterons l’analyse de quelques approches suivie d’une conclusion.

III.1 Principes de formulation Les deux principales propriétés recherchées des BAP sont une grande fluidité et une grande résistance à la ségrégation.

Ces deux propriétés sont à priori contradictoires pour un béton ordinaire, l’obtention de l’une se fait au détriment de l’autre. La formulation d’un BAP requiert une étude précise notamment dans le choix des constituants, et l’optimisation de la teneur en ajout chimique et de la quantité d’eau.

Les caractéristiques des BAP doivent assurer

� �la mobilité des matériaux en milieu non confiné (déterminée par l’essai d’étalement) ;

� �la stabilité, qui veut dire une bonne résistance à la ségrégation et au ressuage (déterminée par l’essai de la stabilité au tamis).

L’étape de formulation consiste à choisir une proportion optimale et bien précise des différents constituants dans le but d’obtenir les meilleures caractéristiques rhéologiques du béton.

Le facteur le plus important dans la formulation d’un BAP est l’eau. En effet le principe de ce type de béton est de diminuer la quantité d’eau utilisée tout en assurant une bonne maniabilité à l’état frais. La diminution de la teneur en eau conduit à de bonnes caractéristiques mécaniques telles que :

- une résistance plus élevée ;

- un fluage et un retrait plus faibles ;

- une durabilité accrue.

Beaucoup de recherches ont été faites sur l’optimisation et le développement de formulations de bétons autoplaçants. L’objectif principal de ces recherches est l’amélioration des performances du béton à l’état frais et durci.



Afin de concilier des propriétés en conflit, un esprit d’optimisation lors de la formulation s’avère plus qu’important pour satisfaire le cahier des charges de ce genre de bétons.

Nous allons tenter de résumer ces optimisations dans ce qui suit. [9]

III.2. Méthodes de formulation III .2.1. L’APPROCHE JAPONAISE :

La méthode de formulation des bétons autoplaçants est la suivante :

La teneur volumique en gravillons du béton est fixée à 50% du volume de solide. Selon les auteurs, ce pourcentage permet de prévenir le risque de blocage si le mortier est correctement formulé.

Pour assurer une bonne ouvrabilité, le volume de sable est fixé à 40% du volume total du mortier. L’estimation de la pâte s’effectue sur un mortier dont la teneur volumique en sable

est égale à 40%. Ces mortiers sont caractérisés par deux essais :

� Un essai d’étalement au cône � Un essai d’écoulement à l’entonnoir [9]

III .2.2. EXEMPLES DE FORMULATIONS :

Des exemples de formulations de BAP sont présentés dans les tableaux suivants :

Tableau III.1 : Différentes formulations de BAP.

BAP 1 BAP 2 BAP 3 BAP 4 BAP 5

Ciment (C) 155 331 155 270 350

Eau (E) 160 175 159 196 170

Filler calcaire (F) / 216 / / /

Laitier (LHF) 150 / 171 210 /

Cendre volante (CV) 200 / 202 210 /

Sable (S) 0/5 / 710 760 / 828

Gravillon (G) 5/16 / 875 874 / 877

Superplastifiant (L) 1.7 2.6 1.2 2.7 1.1

Agent de viscosité (L) 1 0.5 0.012 / /

Entraîneur d’air (L) / / / 0.05 /

Liant (L) 500 547 528 690 440

G/S / 1.23 1.15 1.1

E/L 0.32 0.32 0.30 0.41 0.39



Étalement au cône d’Abrams (mm)

680 600 570 700 600

Air occlus (%) 4.2 4 2 5.4 /

Liant = C + F + LHF + CV + autres additions en poudre.

Les dosages sont exprimés en (kg/m3), excepté pour les adjuvants.

Tableau III.2 : Formulation de BAP et bétons ordinaires vibrés, réalisés et caractérisés

par PERSSON.

BÉTON AUTOPLAÇANT BÉTON ORDINAIRE

BAP1 BAP2 BAP3 BAP4 BT1 BT2 BT3 BT4

Ciment (C) 500 400 340 260 389 360 285 250

Eau (E) 133 153 170 207 126 137 142 200

Fumée de silice (FS) 50 / / / / / / /

Filler siliceux (F) 50 145 165 185 106 68 33 /

Sable 0/8 mm 880 790 840 1000 694 780 860 1000

Gravillon quartzite 8/11 mm (G)

600 305 285 395 135 270 330 300

Gravillon quartzite 11/16 mm (G)

800 620 525 270 660 560 420 600

Superplastifiant avec agent de viscosité

5 2 1.2 1 / / / /

Superplastifiant sans agent de viscosité

/ / / 7 3.6 2.6 .93 /

Réducteur d’eau / / / / 1.7 0.9 1.1 /

Entraîneur d’air / / 0.024 / 0.05 0.045 0.027 /

Liant (L) * 600 545 505 445 495 428 318 250

G/S 0.98 1.17 0.96 0.67 1.15 1.06 0.87 0.9

E/L 0.22 0.28 0.34 0.47 0.25 0.32 0.45 0.8

Air occlus 1.3 1.4 3.5 1.9 12 12 13 1.2

Les dosages y compris ceux des adjuvants sont exprimés en (kg/m3).

(L)*= C + FS + F



Tableau III.3 : Exemple de formulation des BAP fabriqués en France. [19]

FORMULATIONS (kg/m 3)

CONSTITUANTS BAP 1 BAP 2 BAP 3 BAP 4

Ciment CPA 52.5 350 452 372 430

Sable 0/5 860 544 891 750

Gravillon 5/12 790 290 306 860

Gravillon 12/20 / 554 585

Fumée de silice / 36 30 15

Filler calcaire 140 / / /

Superplastifiant 8 10 16 10

Eau totale 200 180 169 175

fc28 (MPa) 37 57.3 64.8 65

III.2.3 L’approche suédoise [Petersson et AL 1996]

Cette méthode est basée sur la méthode japonaise citée ci-dessus, le principe est d’intégrer l’approche de l’évaluation du risque de blocage dans le processus de formulation.

Pour chaque rapport G/S on estime le volume de pâte critique pour le blocage, on retiendra ensuite le rapport G /S qui vérifie les propriétés rhéologiques recherchées.

Les dosages des fines, de l’eau et du superplastifiant sont ajustés pour avoir une viscosité suffisante et la résistance souhaitée.

Cette approche permet une meilleure optimisation du squelette granulaire. Cependant, on ne peut pas appliquer le critère de blocage à n’importe quel type de granulats. [9]

III.2.4 L’approche de la JSCE

Cette méthode a été proposée par la japenese society of civil engineers en 1998, après plusieurs recherches et applications pratiques.

Pour cette méthode la quantité d’eau, le rapport eau/poudre, et la teneur en poudre, varient en fonction de l'emploi ou non d’un agent de viscosité .Les quantités de différents constituants sont déterminées comme suit :

� Quantité de gros granulats Cette quantité varie selon l’autocompactibilité recherchée. Elle est situé entre 0,30 à 0,32 m3/m3 et le diamètre maximum est limité à 20 mm voir 25 mm.

� Quantité d’eau Lors de l’utilisation d’un agent de viscosité, la quantité d’eau se situe sous les 180 kg/ m3 dans les conditions d’exposition normales. Cas particulier, lorsque la durabilité du béton n’est pas une contrainte majeure, on peu aller jusqu'à 190 kg/ m3. En l’absence d’agent de viscosité, la quantité d’eau est réduite à 155 jusqu'à 175 kg/ m3.



� Rapport eau/poudre Ce rapport est basé sur les performances du béton à l’état durci. Lorsque la fluidité n’est pas atteinte on peut augmenter la quantité du liant. Le rapport massique eau / poudre doit être entre 28 et 37%, et le rapport volumique entre 85 et 115 %.

� Quantité de poudre et de liant La quantité de poudre se déduit du rapport eau /poudre. Dans le cas d’un agent de viscosité de type polysaccharide, la quantité de poudre est de 0,13 m3/m3 .dans les autres cas la valeur prise doit être entre 0,16 et 0,19 m3/m3.

� Quantité d’air Cette valeur dépend du diamètre maximum des gros granulats, de la résistance souhaitée et des conditions d’exposition du béton. La valeur type s’élève à 4,5% d’air.

� Quantité de fins agrégats Cette quantité est déduite des quantités précédentes.

� Dosage en adjuvants

Le dosage en adjuvant est évalué expérimentalement. Pour le superplastifiant, son dosage dépend du rapport eau/poudre ainsi que de la nature des poudres. Il est généralement de 1 à 2 kg d’extrait sec par m3, pour une solution aqueuse de 35% c’est l’équivalent de 3 à 6 litres. En ce qui concerne l’agent de viscosité, son dosage varie selon la nature de l’agent, aussi selon le type de béton (avec ou sans ajouts de fines) : De 0,15 à 0,30% de la quantité d’eau pour les agents cellulosiques, 3 à 5% pour les acryliques, 2 à 3% pour les glycols, 0,05 % pour les polysaccharides solubles. [9]

III.2.5 Approche du laboratoire central des ponts et chaussées LCPC

[De Larrard et al 1994]

Cette approche consiste à développer un modèle mathématique à partir d’un modèle de suspension solide. Ce modèle est basé sur les interactions granulaires entre différents constituants du mélange. Il permet de prévoir la compacité d’un mélange granulaire et de prendre en compte l’effet de confinement des armatures sur la compacité du béton et donc sur son ouvrabilité. La compacité du mélange est déterminée avec une précision inférieure à 1% à partir des caractéristiques des constituants suivantes : - les distributions granulaires ; - les proportions du mélange ; - la compacité propre ; - la densité apparente. Ce modèle est utilisé pour prévoir l’évolution de l’ouvrabilité des bétons en fonction de leur composition, il sert aussi à :



- Comprendre et évaluer l’influence des différents constituants sur les propriétés du béton. - Choisir les matériaux qui permettent d’obtenir un béton avec de bonnes caractéristiques, que ce soit à l’état frais (ouvrabilité, stabilité) ou à l’état durci (résistance, retrait, fluage). - Prendre en compte la spécificité et la nature d’un projet lors de la formulation du béton (béton pompé par exemple). [9]

Exigences du cahier des charges La formulation d’un béton se fait à partir d’un cahier de charges, dans ce cas les critères exigés sont les suivants :

• Etalement : 600 à 700 cm

• Viscosité plastique : supérieure à 100Pa.s pour éviter la ségrégation • Et inférieure à 200Pa.s pour un coulage rapide

• Il faut aussi connaître : • La résistance à la compression souhaitée à 28jours

L’environnement de bétonnage qui traduit un confinement potentiel, il faut tenir compte de l’effet de paroi (espacement des armatures) Après le choix des matériaux il est nécessaire de déterminer les caractéristiques suivantes : La compatibilité ciment –super plastifiant La compatibilité super plastifiant –agent de viscosité La nature des additions minérales (fumées de silices, laitiers, fillers calcaire) [14]

Détermination des proportions des constituants - fixer la proportion de liant à priori - détermination du dosage en saturation du superplastifiant SP - détermination du besoin en eau du mélange en présence du SP : cette valeur donne une mesure indirecte de la compacité, valeur nécessaire pour vérifier le modèle de suspension solide - le calcul est effectué avec un logiciel en tenant en compte du confinement. - la viscosité est fixée arbitrairement à 5.104 Pa.s (valeur correspondant au BAP selon les expériences du LCPC) - la teneur en eau est réduite en conséquence et la teneur en fillers est maintenue constante. - le rapport G / pâte liante est optimisé - le béton est élaboré en petites quantités 10 à 15 l et sa teneur en eau est ajustée pour améliorer la résistance. - Le dosage en SP est aussi ajusté pour obtenir l’étalement souhaité, ceci n’affecte pas la viscosité plastique. A ce stade le béton vérifie les propriétés rhéologiques imposées par le cahier des charges à savoir la contrainte de cisaillement et la viscosité plastique. - l’évolution du comportement rhéologique doit être étudiée, l’addition d’un ajout chimique peut s’avérer nécessaire. Pour vérifier la validité d’une formulation celle-ci doit être confrontée à des expérimentations en vraie grandeur pour appréhender les problèmes de ségrégation. [12]



III.2.6 Méthode basée sur un plan d’expérience

Le principe de cette méthode est l'utilisation d'un plan d'expérience pour connaître l'effet des paramètres de composition du béton. Khayat et al ont réalisé une telle étude avec les facteurs suivants : le volume de gravillons, la masse de fines (C+A), le rapport massique eau sur fines E/(C+A), la masse de superplastifiant et la masse d'agent de viscosité. Chaque facteur est varié sur une plage comportant cinq points, ce qui élève le nombre de compositions effectuées à 25. Au final, les modèles obtenus sont fournis avec les résultats des essais, notamment l'étalement et le taux de remplissage, en fonction des différents facteurs. Même si ces modèles ne sont exploitables que pour les constituants utilisés dans l'étude, cette approche fournit surtout un support pour corriger une formule ne répondant pas, par exemple, aux critères de l'AFGC. [12]

III.3.Conclusion Les différentes méthodes de formulation et les résultats d’essais effectués issus de la littérature ont permis de dresser les conclusions suivantes : - la première étape dans une formulation est la caractérisation des matériaux utilisés, et leur interaction ; - sachant que d’une part la compacité d’un gravillon est fonction de sa forme : un gravillon anguleux ou plat a une compacité plus faible qu’un gravillon arrondi, et d’autre part que la fluidité et le risque de blocage du béton dépendent de la forme des gravillons, il est donc judicieux de doser le gravillon à partir de sa compacité ; - la méthode japonaise a montré qu’il existe une corrélation entre le comportement d’un BAP à l’état frais et son mortier. Il est donc préférable d’effectuer des essais sur mortiers dans un laboratoire que des essais sur béton, en centrale à béton. - pour répondre aux exigences de fluidité, caractérisées par la boite en L, on peut jouer sur la quantité de pâte du béton, sachant qu’une augmentation de la quantité de la pâte implique un accroissement de la fluidité ; - la méthode d’optimisation du squelette granulaire a permis de montrer que les granulats anguleux et denses nécessitent un volume plus grand de la pâte pour assurer la stabilité, leur écoulement et éviter le phénomène de blocage. [9]

Chapitre III Fabrication, transport et mise en place des BAP


IV.Fabrication, transport et mise en place desBAP. En principe tous les types de malaxeurs conviennent pour la fabrication des BAP. Lors de l’introduction des différents constituants dans le malaxeur, on appliquera les mêmes consignes que celles recommandées pour les bétons vibrés, en les adaptant aux conditions locales dans chaque cas particulier. L’intensité et le temps de malaxage ainsi que l’ordre d’introduction des constituants sont des facteurs qui influent fortement sur l’homogénéité du béton, sur l’effet optimal des additions et des adjuvants, c’est la raison pour laquelle on fixe le temps de malaxage à 120 secondes, cette moyenne peut être ajustée selon l’efficacité du malaxeur. En raison de sa fluidité élevée, le béton autoplaçant doit être transporté en camion malaxeur. Comme dans le cas d’un béton vibré, la fluidité du béton peut se modifier durant le transport, la manière et l’ampleur de cette modification sont fonction de plusieurs paramètres : le type d’adjuvant, la durée de transport, le dosage en eau et la température. Dans une certaine mesure il est possible de corriger ces modifications pour vérifier les exigences d’ouvrabilité souhaitées au moment du déchargement sur chantier. Dans le cas de rajouts d’adjuvant dans le camion, il est recommandé de respecter impérativement le temps de malaxage minimal recommandé pour assurer la dispersion de l’adjuvant et sa répartition homogène dans l’ensemble du chargement de béton. En revanche tout ajout d’eau est à proscrire. Il est important d’appliquer les procédures de fabrication rigoureusement également pour les facteurs qui paressent moins importants et qui sont négligés dans le cas d’un béton vibré, comme les résidus d’adjuvants dans le malaxeur, ou le reste d’eau dans le camion malaxeur, qui peuvent entraîner certains problèmes. Par rapport au béton vibré la mise en place du béton autoplaçant est grandement facilitée, elle peut être réalisée par une seule personne et selon trois méthodes différentes : - La première méthode est celle utilisée pour les bétons ordinaires vibrés, la mise en place se fait à l’aide d’une goulotte. Pour limiter le phénomène de ségrégation favorisé par ce procédé il convient de fixer la hauteur de chute maximale du béton à 5m. - La deuxième méthode consiste à utiliser un tube plongeur immergé dans le béton frais, dans la partie inférieure du coffrage. - La mise en place des BAP peut se faire par pompage. Par cette troisième méthode il y a réduction du bullage et obtention de parements lisses. Pour réussir les ouvrages en béton autoplaçant il est capital d’appliquer scrupuleusement les recommandations de fabrication, de transport et de mise en oeuvre. Dans certains cas il est nécessaire de procéder à des essais de faisabilité et de mise au point. [12]

Chapitre VI

Université Ouargla

Essais sur bétons : résultats etIntroduction : Les essais effectués sur les bétons permettent de caractériser leurs performancesmécaniques, de conclure sur leur nature (autoplaçant ou non) et sur lesdans lesquelles ils pourront être utilisés (verticales oucomplets de ces essais sont donnés en

Les caractéristiques et propriétés qui ont été appréhendées concernent la rhéologieperformances mécaniques :

� L’étalement au cône d’Abrams� La stabilité au tamis � La capacité de remplissage� La résistance à la compression

Vl .1 Essais sur béton frais : VI.1.1 Essais au cône d’Abrams :Cet essai est habituellement effectué pour le béton consistance par mesure de l’affaissement, c’est ce qui a été fait pour le bétonPour un BAP cet essai permet de mesurer la mobilité du béton en milieu non confiné.Il consiste à mesurer le diamètre d’une galette dsoulèvement du cône. Les valeurs cibles de l’étalement sont typiquement dans une fourchette de 60 à75 cm. Les résultats obtenus par cet essai sur les différents bétons sont présentés dans letableau Vl.1. [1]

Photo

Essais sur bétons : résultats et interprétations

Chapitre VI Essais sur bétons : résultats et interprétations.

Les essais effectués sur les bétons permettent de caractériser leurs performancesmécaniques, de conclure sur leur nature (autoplaçant ou non) et sur les types dans lesquelles ils pourront être utilisés (verticales ou horizontales). Les modes opératoires complets de ces essais sont donnés en annexe. [1]

Les caractéristiques et propriétés qui ont été appréhendées concernent la rhéologie

L’étalement au cône d’Abrams

La capacité de remplissage La résistance à la compression

.1 Essais sur béton frais : .1.1 Essais au cône d’Abrams :

Cet essai est habituellement effectué pour le béton vibré dans le but de déterminerconsistance par mesure de l’affaissement, c’est ce qui a été fait pour le bétonPour un BAP cet essai permet de mesurer la mobilité du béton en milieu non confiné.Il consiste à mesurer le diamètre d’une galette de béton (figure VII.1, VII.2) après

Les valeurs cibles de l’étalement sont typiquement dans une fourchette de 60 à

Les résultats obtenus par cet essai sur les différents bétons sont présentés dans le

Photo VI.1 Essais au cône d’Abrams


Page 63

interprétations.

Les essais effectués sur les bétons permettent de caractériser leurs performances physiques et types d’applications

horizontales). Les modes opératoires

Les caractéristiques et propriétés qui ont été appréhendées concernent la rhéologie et les

vibré dans le but de déterminer sa consistance par mesure de l’affaissement, c’est ce qui a été fait pour le béton témoin. Pour un BAP cet essai permet de mesurer la mobilité du béton en milieu non confiné.

e béton (figure VII.1, VII.2) après

Les valeurs cibles de l’étalement sont typiquement dans une fourchette de 60 à

Les résultats obtenus par cet essai sur les différents bétons sont présentés dans le

Chapitre VI Essais sur bétons : résultats et interprétations


Tableau VI.1 : résultats de l’essai au cône d’Abrams

Béton BO BAP1 BAP2 BAP3 BAP4 BAP5 Etalement (cm)

/ 63 70 66.5 69 69

Affaissement (cm)

8 AFFAISSEMENT TOTAL

Figure VI.2:Diagramme de l’étalement

Lorsqu’on augmente le dosage en superplastifiant de 1,8% (BAP1) à 2% (BAP2)

on note une amélioration de la fluidité du béton de 68 à 70cm.

Le BAP4 et le BAP5, dosé à 20% et 30% de LHF , a une meilleure fluidité que celle du BAP3 dosé à 10%.

VI.1.2.Essai de la boite en L : L’essai de la boite en L (figureVII.3) est effectué pour le béton autoplaçant seulement. Il permet d’évaluer le risque de blocage et la capacité de remplissage du béton en milieu confiné. La partie verticale de la boite est remplie de béton, après soulèvement de la trappe en acier, on mesure le taux de remplissage qui est défini comme étant le rapport des hauteurs de béton dans les parties verticales. Pour un BAP, H1/H2 doit être supérieur à 0,8. [1]

58

60

62

64

66

68

70

72

BAP1 BAP2 BAP3 BAP4 BAP5

Eta

lem

en

t (

cm)

Differant du beton

Chapitre VI

Université Ouargla

Tableau

Béton BAP1 Capacité de remplissage (H2/H1)

0.75

Figure

On remarque que la capacité de remplissage est supérieure à mais pour le BAP1,BAP4 et BAP5 inférieur à 0,8.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

BAP1

Ca

pa

cité

de

re

mp

liss

ag

e


PhotoVI.3: boite en L

Tableau VI.2: essai de la boite en L

BAP2 BAP3 BAP4 0.87 0.85 0.78

Figure VI.4: Le diagramme de la boite en L

On remarque que la capacité de remplissage est supérieure à 0,8 pour tous les BAP2 et BAP3mais pour le BAP1,BAP4 et BAP5 inférieur à 0,8.

BAP2 BAP3 BAP4 BAP5

Differents des bétons


Page 65

BAP5 0.64

0,8 pour tous les BAP2 et BAP3

BAP5



VI.1.3 Essai de stabilité au tamis : Lors de l’essai d’étalement une observation visuelle peut nous renseigner sur la stabilité du béton (absence de ségrégation et de ressuage), mais l’essai le plus approprié pour la mesure de la stabilité est l’essai de stabilité au tamis (figureVII.4). L’objectif de cet essai est d’évaluer les bétons autoplaçants vis-à-vis des risques de ségrégation et de ressuage en calculant le poids de la laitance passée au tamis par la formule donnée ci-après.

�� % =� �� é� (��)

�, � ± �, �× ��

La calcul du pourcentage de laitance par rapport au poids de l’échantillon conduit à classer le béton autoplaçant de la façon suivante : - 0% Plaitance (%) 15% …………………… Stabilité satisfaisante. - 15% Plaitance (%) ! 30% ……….…………. Stabilité critique. - Plaitance (%) > 30% ……………….…..... Stabilité très mauvaise (béton inutilisable). Cet essai a été effectué sur tous les BAP. Le tableau VII.3 présente les résultats[1] obtenus.

Photo VI.5: Essai de stabilité au tamis

Tableau VI.3. Résultats de l’essai de la stabilité au tamis

Beton BAP1 BAP2 BAP3 BAP4 BAP5 Poids de laitance %

7 10 8 5 3



Figure VI.6: le diagramme de la stabilité au tamis On remarque que les trois premiers BAP ont une stabilité moyenne (5 à 10%). Alors que les deux derniers, contenant les laitiers des haut fourneau à 20% et 30% , se caractérisent par une grande stabilité (< 5%). VI.2 Essais sur béton durci : VI.2.1 Essai de compression (NF P 18-406) : L’essai de compression consiste à soumettre l’éprouvette de béton à l’écrasement par

compression axiale (figure VII.5.a). La mise en charge doit se faire d’une manière continue

jusqu'à rupture de l’éprouvette (figure VII.5.b).

On note la charge maximale atteinte P (KN) et la surface de chargement S (m²), la

contrainte maximale (résistance à la compression) s’écrit alors :

σc [MPa] = P / S

Les essais de compression sont effectués sur des éprouvettes cylindrique de 11 cm de

Rion , la contrainte maximale s’écrit :

σc [MPa] = P / πR2

P : charge de rupture

R : diametre de l’éprouvette cylindrique (5.5cm)

σc : résistance à la compression

L’objectif de cet essai est de suivre l’évolution de la résistance à la compression et le

comportement des différents BAP.

Les essais effectués sur les différents bétons à différents âges (7,14, 28 jours) ont donné les

0

2

4

6

8

10

12

BAP1 BAP2 BAP3 BAP4 BAP5

Po

ids

de

la

ita

nce

%




résultats présentés dans le tableau (VII.4).

Tableau VI.4 : résistance à la compression des bétons étudiés.

Béton Résistance à la compression (MPA) 7 jours 14 jours 28 jours

BO 15.85 21.48 27.83 BAP1 25.81 32.47 40.65 BAP2 30.37 37.15 46.95 BAP3 33.40 41.09 50.61 BAP4 31.31 39.96 47.59 BAP5 30.45 35.63 42.65 VI.2.2 Récapitulatif des résultats : Le tableau VII.5 est un récapitulatif des performances des différents types de bétons à

l’état frais et durci.

Le tableau VI.5 Récapitulatif des résultats des essais effectués sur différents types des bétons

Béton Etalement (cm)

Boite en L (H2/H1)

Stabilité au tamis (%)

Résistance à la compression (MPa) 7 jours

14 jours

28 jours

BO / / / 15.85 21.48 27.83

BAP1 63 0.75 7 25.81 32.47 40.65

BAP2 70 0.87 10 30.37 37.15 46.95

BAP3 66.5 0.85 8 33.40 41.09 50.61

BAP4 69 0.78 5 31.31 39.96 47.59

BAP5 69 0.64 3 30.45 35.63 42.65

VI.2.3 Observations visuelles : Une observation du comportement du béton lors de la réalisation des essais, peut nous

renseigner sur ses performances. Les phénomènes observés sont :

� le phénomène de ségrégation lors de l’étalement au cône d’Abrams. � le phénomène de blocage pour l’essai de la boite en L. � la maniabilité du béton lors du malaxage. � le ressuage et la stabilité lors du remplissage des moules.



VI.3 Discussion et interprétation des résultats : D’après les résultats présentés dans le tableau précédent, on peut facilement apercevoir une amélioration des propriétés rhéologiques et mécaniques des bétons autoplaçant par rapport au béton ordinaire. En effet, les bétons autoplaçants présentent de meilleures caractéristiques rhéologiques, dues à l’incorporation d’ajouts chimiques (superplastifiant) et d’ajouts minéraux (laitier de haut fourneau ). VI.3.1 Propriétés rhéologiques : VI.3.1.1 Effet du superplastifiant :

D’après les essais d’étalements effectués au cône d’Abrams, on constate que pour le BAP1 (1,8%SP) la valeur de l’étalement est de 63cm. Cette valeur est approché A 60cm. Ceci est expliqué par l’insuffisance du dosage en SP qui ne permet pas de défloculer tous les grains de ciment, la quantité d’eau libérée est donc insuffisante pour l’obtention de la fluidité désirée. Par contre pour le BAP2, dosé à 2% de SP, l’étalement atteint 70cm. L’augmentation du dosage en SP a permis une plus grande défloculation des grains de ciment, la quantité d’eau libérée dans le béton est donc plus importante. Les valeurs obtenues par l’essai de la boite en L, confirment les résultats de l’essai précédent. La capacité de remplissage (H2/H1) d’un BAP doit être supérieure à 0,80. Dans notre cas, elle est de 0,87 pour le BAP2 et de seulement 0,75 pour le BAP1. Lors de la réalisation de l’essai on remarque que le BAP2 présente de meilleures performances vis-à-vis du phénomène de blocage au niveau des armatures. a cause de l’augmentation de la quantité de superplastifiant qui permet de défloculer les grains de ciment donc la facilité de déplace de béton. Les résultats de l’essai de la stabilité au tamis permettent de qualifier les BAP 1 et BAP 2 comme étant des bétons stables, le pourcentage de laitance étant inférieur à 15% pour les deux bétons. Cette stabilité est assurée d’une part par l’importante quantité de mortier (sable + ciment) que contient le béton autoplaçant et d’autre part par le petit pourcentage d’agent de viscosité incorporé dans le superplastifiant lors de sa fabrication. VI.3.1.2 Effet de l’ajout minéral laitier de haut fourneau : Les BAP2, BAP4 et BAP5 ont eu généralement des comportements semblables Présentent une fluidité élevée (69-70cm), alors que pour Le BAP3 dosé à 10% de laitier (66.5 cm) et BAP1 (63 cm) on note une faible de la fluidité . On peut expliquer la diminution de l’étalement dans le BAP3 que le dosage est élevé, pour un même rapport E/C et un dosage constant en SP, il peut causer une perte de la fluidité. Mais par contre Les particules fines de l’addition remplissent les vides disponibles entre les particules du mortier, augmentant ainsi la compacité du mélange en améliorant l’arrangement total des particules dans la matrice . Par conséquent la quantité d’eau qui occupait ces vides est libérée dans la solution interstitielle, ce qui se traduit par une meilleure fluidité. Cependant, au-delà d’un dosage critique, la viscosité du mortier augmente avec l’ajout de l’addition. Au-delà de ce dosage les frictions entre particules sont de plus en plus importantes. Le BAP3 dosé à 10% du laitiers de haut fourneau se caractérise par une bonne capacité de remplissage qui est assurée par l’action combinée du superplastifiant et des laitiers.



Contrairement au BAP5 qui, par surdosage en fines a perdu sa fluidité, sa grande stabilité le rendant plus visqueux et limitant sa capacité de remplissage (performances en milieu confiné). Ces résultats ont été constatés par l’essai de la boite en L. La croissance considérable du volume de pâte par ajout des laitiers améliore largement la stabilité : on note une stabilité de 3% pour le BAP5, contre une stabilité de 5% pour le BAP4 et de 8% pour le BAP3, et 10% pour un BAP ne contenant pas des laitier. VI.3.2 Propriétés mécaniques : Pour l’interprétation des résultats des essais mécaniques on s’est basé sur les performances mécaniques à la compression. VI.3.2.1 Effet du superplastifiant : Les essais d’écrasement effectués ont montré que le BAP2 (dosé à 2% de SP) a une meilleure résistance que le BAP1 (dosé à 1,8% de SP) (figureVII.7) du fait que la présence de ce type d’adjuvant diminue la quantité d’eau de gâchage et la porosité, et donc augmente la compacité du béton.

Figure VI.7: Résistances à la compression de deux BAP à différents dosages en SP

VI.3.2.2 Effet de laitier de haut fourneau : Les bétons autoplaçants présentent souvent une résistance mécanique plus élevée qu’un béton ordinaire à un rapport E/C équivalent. L’introduction d’additions minérales entraîne une modification de la porosité de la matrice cimentaire et améliorant les résistances mécaniques des Bétons au jeune âge par effet physique principalement et par effet pouzzolanique lorsqu’elles sont chimiquement actives, à plus longues échéances .Cette amélioration des résistances dépend de la nature, de la finesse et du dosage de l’addition, les résultats obtenus et présentés sur la figure VII.5.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

7 14 28

Ré

sist

an

ce

Temps(jours)

BO

BAP1

BAP2



Figure VI.8: Influence de la présence et du dosage des laitiers de haut fourneau sur la résistance à la compression

Figure VI.9: Résistance à la compression à 28jours des différents bétons

0

10

20

30

40

50

60

7 14 28

Ré

sist

an

ce

Temps(jours)

BAP3

BAP4

BAP5

BO

0

10

20

30

40

50

60

BO BAP1 BAP2 BAP3 BAP4 BAP5

Ré

sist

an

ce




VI.4.Conclusion : D’après les résultats obtenus précédemment on peut dire qu’effectivement les bétons autoplaçants ont de meilleures caractéristiques rhéologiques et mécaniques que les bétons vibrés. Mais leur comportement est influencé par différents paramètres. Dans cette étude on a vu l’effet :

� Du dosage en superplastifiant. � De la présence des laitiers de haut fourneaux � Du dosage en haut fourneaux .

Cette étude nous permet de tirer les conclusions suivantes :

� Il est possible de confectionner un béton à la fois : fluide, stable, homogène et résistant c’est le béton autoplaçant (BAP).

� Les BAP présentent de meilleures performances que celles des bétons ordinaires, ils se caractérisent par :

Une grande fluidité qui permet une mise en place facile Une bonne stabilité : résistance à la ségrégation et au ressuage Une parfaite homogénéité De meilleures résistances mécaniques (faible porosité)

� L’ajout du superplastifiant permet d’améliorer la fluidité des BAP . � L’incorporation du laitiers dans la composition d’un BAP améliore la fluidité et la

stabilité (évite le ressuage et la ségrégation), son action varie selon son dosage faible ou élevé. Agissant comme un correcteur granulométrique, les laitiers diminue la porosité du béton et augmente donc sa résistance. Et du point économique on peut conclure qu’on a pu économiser une quantité de ciment et la remplacer avec deslaitiers en garantissant toujours la résistance du notre béton.

Chapitre IV Objectif de l’étude


Chapitre IV Objectifs de l’étude.

Introduction : Les objectifs de cette étude expérimentale ont été d’une part de développer une formulation pour les bétons autoplaçants, et d’autre part de caractériser leurs performances physiques et mécaniques à partir d’essais appropriés, ceci permet de les valider en tant que BAP et d’évaluer leur aptitude à remplacer les bétons traditionnels vibrés. Pour cela nous avons choisi de faire varier quelques paramètres tels que le dosage en superplastifiant et en fines, pour un même type de matériau et un dosage en ciment constant. Pour cela nous avons choisi de faire varier quelques paramètres tels que le dosage en superplastifiant et en fines, pour un même type de matériau et un dosage en ciment constant. Les essais été réalisés au Laboratoire des Travaux Publics du Sud(LTPS) de Ghardaia, le matériel utilisé pour la caractérisation du béton autoplaçant.

VARIABLES DE L’ÉTUDE: Granulats : Tous les bétons testés ont été élaborés avec les mêmes granulats : Gravier calcaire de djalfa de classes 3/8 et 8/15 Sable roulé de Djalfa de classe 0/3 Sable roulé de vallée Ghardaia de classe 0/1

Ajouts utilisés : Superplastifiant (sika viscocrate 3045) Laitier du haut fourneau complexe Hadjar Annaba Paramètres à varier : Dosage en superplastifiant Dosage en laitier

Chapitre IV Objectif de l’étude


Bétons élaborés

• BAP1 sans ajouts minéraux avec un dosage en super plastifiant de 1.8%C, avec E/C =0,55 • �BAP2 sans ajouts minéraux avec un dosage en super plastifiant de 2%C, avec E/C =0,55 • BAP3 avec laitier du haut fourneau, dosage 10% C et un dosage en super plastifiant 2%C

avec E/C=0,55 • �BAP4 avec laitier du haut fourneau, dosage 20% C et un dosage en super plastifiant 2%C

avec E/C=0,55

• �BAP5 avec laitier du haut fourneau, dosage 30% C et un dosage en super plastifiant 2%C avec E/C=0,55

Dans ce cadre : 45 éprouvettes cylindrique (11x22) cm ont été confectionnées, soit 9 pour chaque type de béton pour la mesure de la résistance à la compression simple à 7,14 et 28 jours.

Objectifs de l’étude : Les essais effectués sur chacun de ces bétons à l’état frais et à l’état durci ont pour objectifs d’étudier l’influence de : � La variation du dosage en superplastifiant � La présence d’un ajout minéral � La variation du dosage de l’ajout sur les performances des BAP, et plus particulièrement sur leurs résistances mécaniques.

Chapitre V

Université Ouargla

Procédure expérimentale V.1 Identification des matériaux

Avant d’entamer une formulation il est nécessaire de connaître les matériaux utiliséseffet. Leurs caractéristiques sont déterminées au moyen d’un certain nombreessais sont pour la plupart normalisés. La convenance de cesspécifications. V.1.1 Essais sur granulats V.1.1.1 Échantillonnage: L'échantillonnage est divisé en quatreréunissant deux quatre opposés. Cette sélection est homogénéisée et un nouveau quartage est effectué, l'opération pouvant se répéter trois ou quatre fois. On obtient ainsi un échantillon représentatif du matériau initial

Photo V V.1.1.2 Analyse granulométrique :Il s’agit de fractionner le matériau au moyen d’une série de tamis pour déterminer sa[21]. Les analyses granulométriques établies pour chaque tableaux VI.1, VI.2, VI.3 et VI4

Photo V.2 Série des Tamis

Procédure expérimentale


.1 Identification des matériaux

Avant d’entamer une formulation il est nécessaire de connaître les matériaux utiliséseffet. Leurs caractéristiques sont déterminées au moyen d’un certain nombre

pour la plupart normalisés. La convenance de ces matériaux étant établie grâce aux

L'échantillonnage est divisé en quatre parties égales dont on ne retient que la moitié en réunissant deux quatre opposés. Cette sélection est homogénéisée et un nouveau quartage est effectué, l'opération pouvant se répéter trois ou quatre fois. On obtient ainsi un échantillon

initial (Photo VI.5) [15]

Photo V.1 opération de quatrage

.1.1.2 Analyse granulométrique : Il s’agit de fractionner le matériau au moyen d’une série de tamis pour déterminer sa[21]. Les analyses granulométriques établies pour chaque fraction sont présentées danstableaux VI.1, VI.2, VI.3 et VI4 [15]

.2 Série des Tamis


Page 41

Avant d’entamer une formulation il est nécessaire de connaître les matériaux utilisés à cet effet. Leurs caractéristiques sont déterminées au moyen d’un certain nombre d’essais, ces

matériaux étant établie grâce aux

égales dont on ne retient que la moitié en réunissant deux quatre opposés. Cette sélection est homogénéisée et un nouveau quartage est effectué, l'opération pouvant se répéter trois ou quatre fois. On obtient ainsi un échantillon

Il s’agit de fractionner le matériau au moyen d’une série de tamis pour déterminer sa classe fraction sont présentées dans les

Chapitre V Procédure expérimentale


Tableau V.1 : Analyse granulométrique du gravier 8 /15 Gravier 8 /15

Poids de l’échantill on : 4000g Fond de tamis : 3981.3 g

Ouvertures des tamis

(mm)

Refus partiel (g)

Refus cumulé (g)

Pourcentage refus

Pourcentage passant

16 00 00 00 100

12.5 1148.7 1148.7 28.85 71.15

10 1572.5 2721.2 68.34 31.66

8 1145.2 3866.4 97.11 2.89

6.3 112.1 3978.5 99.92 0.08

5 2.8 3981.3 100 00

Tableau V.2 : Analyse granulométrique du gravier 3/8 Gravier 3 /8

Poids de l’échantill on : 2500g Fond de tamis : 2455.7g


(mm)

Refus partiel (g)

Refus cumulé (g)

Pourcentage refus

Pourcentage passant

12.5 00 00 00 100

10 5.1 5.1 0.2 99.80

8 142.5 147.6 6.01 93.99

6.3 649.8 797.4 32.47 67.53

5 598.0 1395.4 56.82 43.18

2.5 1048.5 2443.9 98.51 0.49

1.25 11.8 2455.7 100 00



Tableau V.3 : Analyse granulométrique du sable (0/3) Sable 0/3



(mm)

Refus partiel (g)

Refus cumulé (g)

Pourcentage refus

Pourcentage passant

6.3 00 00 00 100

5 2.7 2.7 0.32 99.68

2.5 75.3 78.0 9.31 90.69

1.25 329.0 407.0 48.57 51.43

0.63 211.3 618.3 73.80 26.2

0.315 137.0 755.3 90.15 9.85

0.160 63.5 818.8 97.73 2.27

0.080 19.0 837.8 100 00

Tableau V.4 : Analyse granulométrique du sable (0/1)

Sable 0/1



(mm)

Refus partiel (g)

Refus cumulé (g)

Pourcentage refus

Pourcentage passant

1.25 00 00 00 100

063 117.4 117.4 24.36 75.64

0315 292.9 410.3 85.14 14.86

0.160 52.6 462.9 96.05 3.95

0.08 19.0 481.9 100 00

V.1.1.3 Densités (absolue et apparente) : La densité absolue est le rapport de la masse volumique absolue à la masse d’un égal volume d’eau, alors que la densité apparente est le rapport de la masse volumique apparente à la masse d’un égal volume d’eau La masse volumique d'un granulat est le rapport entre sa masse et son volume. Pour un granulat donné, ce rapport est une constante qui est propre aux caractéristiques physiques du granulat. Elle permet alors de caractériser un granulat et d'établir un lien entre sa masse et son volume. La masse volumique permet donc de connaitre le volume d'un granulat lorsque l'on connait sa masse et réciproquement.

Chapitre V

Université Ouargla

L'observation d'un granulat montre que les grains qui le constituent sont entourésconséquent le volume d'un granulat peut désigner deux choses: le volume desle volume des grains avec l'air qui les entoure.et le volume des grains avec l'air est appeléPuisqu'il existe deux volumes pour désigner un granulat, il existe alors deux massesvolumiques. La masse volumique appgranulat et le volume apparent du granulat.La masse volumique absolue du granulat désigne le rapport entre la masse du granulat et levolume absolu du granulat. La détermination des masses volumiquesd'un échantillon, le volume apparent correspondant et le volume absolu correspondant,d’établir les rapports nécessaires.signifie que le granulat doit être sec. a)Densités apparentes :En laissant tomber du gravier d'une dizaine de centimètres et sans le tasser dans unde deux litres, le volume apparent de l'échantillon de gravier vaut 2 litres. Leêtre arasé avec une règle par mouvement de va et vient.balance tarée à la masse du récipient indique laéchantillon. La masse volumique apparente représente le rapport entre cette masse evolume apparent correspondant

Tableau V.5: Densités apparentesGranulat Gravier 3/8

Densité apparente

1.39

b) Densités absolues :La masse et le volume absolu correspondant peuvent être mesurés simultanément suréchantillon d'un volume apparent de l'ordre de 1 litre. Prendre un récipient gradué de 2et le remplir d'un litre d'eau environ. Placer ce récipient sur Le volume absolu est mesuré en immergeant complètement l'échantillon dans legradué. En effet l'augmentation du volume de l'eau est intégralement produite par ledes grains de gravier. La mesure de la variaabsolu du gravier.


L'observation d'un granulat montre que les grains qui le constituent sont entourésconséquent le volume d'un granulat peut désigner deux choses: le volume des

avec l'air qui les entoure. Le volume des grains est appelé volume absolu et le volume des grains avec l'air est appelé volume apparent. Puisqu'il existe deux volumes pour désigner un granulat, il existe alors deux masses

La masse volumique apparente du granulat désigne le rapport entre la masse dugranulat et le volume apparent du granulat. La masse volumique absolue du granulat désigne le rapport entre la masse du granulat et le

La détermination des masses volumiques d'un granulat nécessite donc de mesurer lad'un échantillon, le volume apparent correspondant et le volume absolu correspondant,d’établir les rapports nécessaires. La masse du granulat désigne la masse de ses grains. Cela

être sec. [15]

a)Densités apparentes : En laissant tomber du gravier d'une dizaine de centimètres et sans le tasser dans unde deux litres, le volume apparent de l'échantillon de gravier vaut 2 litres. Le

arasé avec une règle par mouvement de va et vient. La pesée de cet échantillon sur une balance tarée à la masse du récipient indique la masse de gravier correspondant à cet

La masse volumique apparente représente le rapport entre cette masse eapparent correspondant. [15]

Photo V.3 Densités apparentes

Tableau V.5: Densités apparentes Gravier 3/8 Gravier 8/15 Sable 0/1 Sable 0/3

1.44 1.63 1.61

absolues : La masse et le volume absolu correspondant peuvent être mesurés simultanément suréchantillon d'un volume apparent de l'ordre de 1 litre. Prendre un récipient gradué de 2et le remplir d'un litre d'eau environ. Placer ce récipient sur une balance et tarer laLe volume absolu est mesuré en immergeant complètement l'échantillon dans legradué. En effet l'augmentation du volume de l'eau est intégralement produite par ledes grains de gravier. La mesure de la variation de hauteur d'eau correspond donc au


Page 44

L'observation d'un granulat montre que les grains qui le constituent sont entourés de vide. Par conséquent le volume d'un granulat peut désigner deux choses: le volume des grains seuls ou

Le volume des grains est appelé volume absolu

Puisqu'il existe deux volumes pour désigner un granulat, il existe alors deux masses arente du granulat désigne le rapport entre la masse du

La masse volumique absolue du granulat désigne le rapport entre la masse du granulat et le

d'un granulat nécessite donc de mesurer la masse d'un échantillon, le volume apparent correspondant et le volume absolu correspondant, puis

La masse du granulat désigne la masse de ses grains. Cela

En laissant tomber du gravier d'une dizaine de centimètres et sans le tasser dans un récipient de deux litres, le volume apparent de l'échantillon de gravier vaut 2 litres. Le récipient doit

La pesée de cet échantillon sur une masse de gravier correspondant à cet

La masse volumique apparente représente le rapport entre cette masse et le

S (0/1) + S (0/3)

1.70

La masse et le volume absolu correspondant peuvent être mesurés simultanément sur un échantillon d'un volume apparent de l'ordre de 1 litre. Prendre un récipient gradué de 2 litres

une balance et tarer la balance. Le volume absolu est mesuré en immergeant complètement l'échantillon dans le récipient gradué. En effet l'augmentation du volume de l'eau est intégralement produite par le volume

tion de hauteur d'eau correspond donc au volume

Chapitre V

Université Ouargla

La lecture de la masse sur la balance représente la masse de gravier correspondant à cevolume La masse volumique absolue représente le rapport entre cette masse et le volumeabsolu correspondant. [15]

Granulat Gravier 3/8

Gravier

Densité absolues

2.65

V.1.1.4 Coefficient d’absorption Après déshydratation des échantillons à saturation, et on calcule ensuite le taux d’absorption des granulats par la formule suivante

Avec : M2 : Poids de l’échantillon déshydraté ;M1 : Poids de l’échantillon après saturation. Gravier :8/15 M1=380,5 g

M2=372,0 g Cab

Gravier :3/8 M1=161,0 g M2=154,9 g Cab


La lecture de la masse sur la balance représente la masse de gravier correspondant à cevolume La masse volumique absolue représente le rapport entre cette masse et le volume

Photo V.4 Densités absolues

Tableau VI.6. Densités absolues Gravier

8/15

Sable 0/1 Sable 0/3 S (0/1) + S (0/3)

2.69 2.66 2.65 2.45

ficient d’absorption (NF P18-554) : Après déshydratation des échantillons à 50°C 24h, on les pose dans un bac d’eau jusqu’àsaturation, et on calcule ensuite le taux d’absorption des granulats par la formule suivante

Cab�%� ��

�x 100

: Poids de l’échantillon déshydraté ; : Poids de l’échantillon après saturation.

Cab1�%� ��,��,�

��,�x 100 � 2,23%

Cab1�%� ��,��,�

�,�x 100 � 3,78%


Page 45

La lecture de la masse sur la balance représente la masse de gravier correspondant à ce volume La masse volumique absolue représente le rapport entre cette masse et le volume

S (0/1) + S (0/3)

laitier

2.45 2.95

, on les pose dans un bac d’eau jusqu’à saturation, et on calcule ensuite le taux d’absorption des granulats par la formule suivante[15]:

Chapitre V

Université Ouargla

V.1.1.5 Coefficient Los Angeles (NF P 18La limitation de la fragmentation permet d’éviter d’utiliser des gravillons dont lapourrait évoluer (effritement) pendant le malaxage et le transport, ce quipropriétés du béton. L’essai de Los Angeles se pratique sur les classes granulaires 4/6.3 ou 6.3/10 ouplace un échantillon de 5 kg de granulats et 7 à 11 boulets de 417 g dans un tambour ;un nombre normalisé de tours du Le coefficient Los Angeles est calculé par la formule suivante :

Photo V.5 : Appareil de Los Angeles

Gravier : 8/15 M1=5000g

M2=3833,0g

LA

Gravier : 3/8 M1=5000g

M2=4087,9g

LA �


Coefficient Los Angeles (NF P 18-73): La limitation de la fragmentation permet d’éviter d’utiliser des gravillons dont lapourrait évoluer (effritement) pendant le malaxage et le transport, ce qui

L’essai de Los Angeles se pratique sur les classes granulaires 4/6.3 ou 6.3/10 ouplace un échantillon de 5 kg de granulats et 7 à 11 boulets de 417 g dans un tambour ;un nombre normalisé de tours du tambour, on récupère le passant P au tamis de 1.6 mm.Le coefficient Los Angeles est calculé par la formule suivante : [15]

LA � ! 100

5000

Photo V.5 : Appareil de Los Angeles

��5000 3833� ! 100

5000� 23,34%

��5000 4087,9� ! 100

5000� 18,24%


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La limitation de la fragmentation permet d’éviter d’utiliser des gravillons dont la granularité pourrait évoluer (effritement) pendant le malaxage et le transport, ce qui modifierait les

L’essai de Los Angeles se pratique sur les classes granulaires 4/6.3 ou 6.3/10 ou 10/16. On place un échantillon de 5 kg de granulats et 7 à 11 boulets de 417 g dans un tambour ; après

tambour, on récupère le passant P au tamis de 1.6 mm.



Tableau V.7 : Résistance à la fragmentation (LA) Granulat Gravier :8/15

Gravier 3/8 Spécifications

LA % 23,34% 18,24% < 15 très bon à bon 15-20 bon à moyen 20-30 moyen à faible > 30 médiocre

V.1.2 Essais sur sable : V.1.2.1 Module de finesse (NF P18-304) : Le module de finesse sert à évaluer la grosseur du sable. � Un module de finesse élevé correspond à un sable grossier � Un module de finesse faible correspond à un sable fin La valeur du module de finesse dépend surtout de la teneur en grains fins du sable. Le module de finesse est défini par le 1/100 de la somme des refus exprimés en pourcentages sur les différents tamis de la série suivante : 0.16 ; 0.315 ; 0.63 ; 1.25 ; 2.5 ; 5. Le tableau VI.9 présente les résultats obtenus. [15]

Tableau V.8. Module de finesse du sable Granulat Sable 0/3 Sable 0/1 Spécifications Module de finesse Mf

3,1 2,05 2,8< Mf < 3,2 sable grossier 2,2< Mf < 2,8 sable moyen 1,8< Mf < 2,2 sable fin

V.1.2.2 Equivalent de sable (NF P18-598): Cet essai est un essai de propreté, la valeur de l’E.S. exprime le pourcentage de fines contenues dans le sable. L’absence de fines ne permet pas d’obtenir un béton compact et diminue les résistances mécaniques. L’excès de fines est défavorable dans la mesure où il augmente la demande en eau, donc le rapport E/C. [15] L’essai a donné le résultat présenté dans le tableau VI.9. ES = H − (�( × 100

Sable 0/3 ES1 = 43 − 35,312,3 × 100 = 62,6%

ES2 = 43 − 35,312,2 × 100 = 63,11%



Sable 0/1

ES1 = 43 − 34,39,8 × 100 = 88,77%

ES2 = 43 − 34,610,4 × 100 = 80,76%

Tableau V.9: Valeurs de l’équivalent de sable

V.1.3 Essais sur ciment : V.1.3.1 Résistance mécanique du ciment (NF EN 196-1): La détermination de la résistance réelle d’un ciment se fait par essais de traction /compression sur des éprouvettes de mortier à 3et 28 jours. On place le prisme dans le dispositif de flexion avec face de moulage sur les rouleaux d’appui et son axe longitudinal perpendiculaire à ceux-ci et on procède à l’essai de flexion sur le prisme en appliquant la charge à raison de 50 N/S puis on place les deux demi prismes obtenus en flexion dans le dispositif de compression en le centrant par rapport aux plateaux de la machine et on procède à l’essai en appliquant la charge à raison de 2400 N/s et on note les valeurs observées des charges de rupture. La norme EN 196-1 (tableau VI.10) donne les spécifications qui permettent de déterminer la classe du ciment : [15]

Tableau V.10: Différentes classes de ciment

Classe Résistance à la compression (N/mm²)

Temps de début de prise (mn)

R à 2j R min à 28j

R max à 28j

32,5 / >32,5

<52,5

>90 32,5R ≥13,5

42,5 ≥12,5 >42,5

<62,5

>60 42,5R ≥20

52,5 ≥20 >52,5 / 52,5R ≥30 Les résultats des essais d’écrasements obtenus sur ce ciment sont : Résistance à la compression à 2 jours = 15 N/mm² > 12,5 Résistance minimale à la compression à 28jours = 44,5 N/mm² > 42,5 Résistance maximale à la compression à 28jours = 49 N/mm² < 62,5 Ces résultats permettent de classer le ciment en classe : 42,5

Granulat Sable 0/3 Sable 0/1 Spécifications Equivalent de sable %

62,85% 84,76 70 à 80 pour un sable roulé > 65 pour un sable concassé

Chapitre V

Université Ouargla

V.1.3.2 Temps de prise (NF P15La mesure du temps de prise se fait sur un mortier à l’aide de l’appareil de Vicat.Temps de prise = fin de prise –

V.1.3.2.1 Essai de consistance :

L’essai consiste à déterminer la quantité optimale d’eau de gâchage des ciments. Il se fait à l’aide de l’appareil de Vicat (Photos VI.6 et VI.7).

On réalise un échantillon de pâte de ciment (500g de ciment + eau) pour les teneurssuivantes : ( 25% 26% 27% fond du moule à la fin de la pénétration

La distance entre 5 et 7 cm correspond à la quantité d’eau optimale

Photo V.6 Essai de consistance

Tableau VCiment 500 Eau (%) 25 Distance de la sonde du fond (mm)

18

Les résultats présentés dans d’eauoptimale est 29%


.1.3.2 Temps de prise (NF P15-473): La mesure du temps de prise se fait sur un mortier à l’aide de l’appareil de Vicat.

– début de prise. [15]

de consistance :

L’essai consiste à déterminer la quantité optimale d’eau de gâchage des ciments. Il se fait à (Photos VI.6 et VI.7).

On réalise un échantillon de pâte de ciment (500g de ciment + eau) pour les teneurs27% 28% 29%) et on note à chaque fois la distance de la sonde du

fond du moule à la fin de la pénétration.

La distance entre 5 et 7 cm correspond à la quantité d’eau optimale[15]

consistance Photo V.7 : Appareil de Vicat

Tableau V.11: Quantité optimale d’eau

500 500 500 26 27 28 16 12 10

Les résultats présentés dans ce tableau permettent de conclure que la quantité


Page 49

La mesure du temps de prise se fait sur un mortier à l’aide de l’appareil de Vicat.

L’essai consiste à déterminer la quantité optimale d’eau de gâchage des ciments. Il se fait à

On réalise un échantillon de pâte de ciment (500g de ciment + eau) pour les teneurs en eau distance de la sonde du

Appareil de Vicat

500 29 7

ce tableau permettent de conclure que la quantité



V.1.3.2.2 Essai de prise : Cet essai consiste à déterminer le temps de début de prise et le temps de fin de prise

On prépare un échantillon de pâte de ciment (500g de ciment + eau) pour la teneur en eau trouvée dans l’essai de consistance et on note le temps du début de l’essai, mais cette fois on utilise l’aiguille de Vicat à la place de la sonde et on note la distance de l’aiguille du fond.

Le temps qui correspond au moment où l’aiguille s’arrête à une distance comprise entre 3 et

5 mm est le temps du début de prise.

Après on retourne le moule sur sa petite base cette fois pour calculer la distance de pénétration de l’aiguille. Le temps d’une pénétration de 0.5 mm correspond au temps de fin de prise. [15]

Photo V.8 Temps de prise Les résultats obtenus après essai sont:

Durée de l’essai : de 9h25 à 14h57

Début de prise : 11h15

Temps de début de prise : 1h50 > 60 minutes

Temps de prise : 5h32

La durée du temps de prise (120mn > 60mn) confirme la classe du ciment obtenue pour les résistances.



V.1.3.3 Analyse chimique :

L’analyse chimique du ciment a été effectuée au LTPS Laboratoire des Travaux Publics du Sud (Ghardaïa), Les différents composants chimiques sont notés : Silice……………………… SiO2

Chaux …………………….. CaO Magnésie ………………… MgO Carbonates…………………CaCO3

Anydride carbonique………CO2

Eau de constitution…………H2O Oxyde ferrique………………Fe2O3

Oxyde d’alumine……………Al2O3

Insolubles …………………...INS Perte au feu …………………PAF Les résultats obtenus sont résumés dans les tableaux VI.12.

Tableau V.12: composition chimique du ciment Composition chimique (%)

SiO2 CaO

MgO CaCO3 CO2 H2O Fe2O3 Al2O3 INS PAF

20,92 61,74 1,58 11,11 4,88 0,46 4,32 5,33 1,48 5,52 La composition chimique ne suffit pas pour caractériser un ciment, il est nécessaire de connaître les composés minéralogiques constitués lors de la fabrication du ciment à partir des composés chimiques. [10] Les principaux composés minéralogiques formés sont : Silicate tricalcique : (3CaO SiO2) noté C3S Silicate bicalcique :( 2CaO SiO2) noté C2S Aluminate tricalcique : (3CaO Al2O3) noté C3A Alumino-ferrite tétracalcique (4CaO Fe2Al2O3) noté C4AF Le pourcentage de ces constituants est calculé à partir de la composition chimique par les formules de BOGUE suivantes : C3A= 2,65 Al2O3 – 1,69 Fe2O3 C3S= 4,07 CaO – 7,60 SiO2 – 6,72 Al2O3 –1,43 Fe2O3 – 2,85 SO3 C2S= 2,87SiO2 – 0,754 C3S C4AF = 3,04 Fe2O3 Le tableau VI.13 donne le résultat de l’analyse minéralogique du ciment :

Tableau V.13: composition minéralogique du ciment Composition minéralogique %

C3A C3S C2S C4AF 7,62 44,53 26,46 13,13

Chapitre V

Université Ouargla

V.1.4 Caractéristiques des ajouts :Les caractéristiques des ajouts utilisés ont été données dans la fiche technique fournieproduits. V.1.4.1 Le super plastifiant

Aspect : Liquide marron Stockage : Dans un local fermé, à l’abri de l’ensoleillement direct et du gel, entre 5 et 30 °C.Le produit peut geler, mais, une fois dégelé lentement et réhomogénéisé, ilqualités d’origine. En cas de gel prolongé et intense, vérifier qu’il n’a pas éConservation: 6 mois dans son emballage d’origine intactDonnées techniques Densité: 1,11 ± 0,02 PH :5 ± 1 Teneur en ions: Cl- ≤ 0,1 % Teneur en : Na2O Eq ≤ 2,5 %Extrait sec : 36,4 ± 1,8 % Conditions d’application Dosage: Plage d’utilisation recommandée : 0,25 à 2,5 % du poids de liant selon lesperformances recherchées. Dosage usuel: du SIKA VISCOCRETE 3045 : 0,3 % à 0,8 %.Mise en oeuvre: SIKA VISCOCRETE 3045 est ajouté, soit, en même gâchage, soit en différé dans le béton préalablement mouillé avec une fractionde l’eau de gâchage. [20]


.1.4 Caractéristiques des ajouts : Les caractéristiques des ajouts utilisés ont été données dans la fiche technique fournie

super plastifiant :

Photo V.9: Le super plastifiant

Dans un local fermé, à l’abri de l’ensoleillement direct et du gel, entre 5 et 30 °C.Le produit peut geler, mais, une fois dégelé lentement et réhomogénéisé, il

En cas de gel prolongé et intense, vérifier qu’il n’a pas été déstabilisé. 6 mois dans son emballage d’origine intact

2,5 %

Plage d’utilisation recommandée : 0,25 à 2,5 % du poids de liant selon les

du SIKA VISCOCRETE 3045 : 0,3 % à 0,8 %. SIKA VISCOCRETE 3045 est ajouté, soit, en même temps que l’eau de

gâchage, soit en différé dans le béton préalablement mouillé avec une fraction


Page 52

Les caractéristiques des ajouts utilisés ont été données dans la fiche technique fournie avec les

Dans un local fermé, à l’abri de l’ensoleillement direct et du gel, entre 5 et 30 °C. Le produit peut geler, mais, une fois dégelé lentement et réhomogénéisé, il retrouve ses

Plage d’utilisation recommandée : 0,25 à 2,5 % du poids de liant selon les

temps que l’eau de gâchage, soit en différé dans le béton préalablement mouillé avec une fraction

Chapitre V

Université Ouargla

V.1.4.2 des laitiers de haut fourneau

Photo V

Tableau V.14: Caractéristique physique et

Composition chimique (%)

Cl- NaCl- CaCO3 Fe0,0159 0,026 34 V.2 Elaboration des bétons :V.2.1 Formulation d’un béton ordinaire :Pour la formulation du béton ordinaire (vibré) qui est le béton témoin nous avonsméthode de FAURY. Cette méthode par sa simplicité est très utilisée dansbétonLes calculs effectués ci-précédemment. La courbe de référence est composée de deux segmentsjoignant trois points : ♦ Premier point (Dmax, 100%)♦ Deuxième point (Dmax/2, Y)♦ Troisième point (0.0065 , 0)Voir le tracé des courbes (granulométrique + courbe de référence + courbe duannexe III. . [15,16] Introduction Le théorie de caquot exprime que la loi de granulation est une loi en fonction de

cela Faury adopte une échelle des abscisses graduées

Pour le diamètre des grains <

Pour le diamètre des grains >

La courbe granulométrique est une droite pour l'ensemble du mélange, cis'appelle la courbe de référence de Faury, elle est composée de deux de pente différentes.


.1.4.2 des laitiers de haut fourneau:

Photo V.10:laitiers de haut fourneau

Caractéristique physique et copmosition chimique du Laitier de haut fourneau selon LTPS

Composition chimique (%) Mvolumique

Fe2O3 MgO MnO Insolubles abs1,08 5,64 1,64 6 2,95

.2 Elaboration des bétons : Formulation d’un béton ordinaire :

Pour la formulation du béton ordinaire (vibré) qui est le béton témoin nous avonsméthode de FAURY. Cette méthode par sa simplicité est très utilisée dans

-dessous sont basés sur les courbes granulométriquesprécédemment. La courbe de référence est composée de deux segments de droites, tracés en

Premier point (Dmax, 100%) Deuxième point (Dmax/2, Y)

Voir le tracé des courbes (granulométrique + courbe de référence + courbe du

théorie de caquot exprime que la loi de granulation est une loi en fonction de

adopte une échelle des abscisses graduées en√D, .

-

� on parle à des grains fins et moyens.

> -

� on parle à des grains gros.

courbe granulométrique est une droite pour l'ensemble du mélange, cis'appelle la courbe de référence de Faury, elle est composée de deux de pente différentes.


Page 53

chimique du Laitier de haut

Massa volumique

Fines

abs app <80µm 2,95 1,21 5,6

Pour la formulation du béton ordinaire (vibré) qui est le béton témoin nous avons choisi la méthode de FAURY. Cette méthode par sa simplicité est très utilisée dans les laboratoires de

s sont basés sur les courbes granulométriques obtenues de droites, tracés en

Voir le tracé des courbes (granulométrique + courbe de référence + courbe du mélange) en

théorie de caquot exprime que la loi de granulation est une loi en fonction de√D, , c'est pour

courbe granulométrique est une droite pour l'ensemble du mélange, ciment compris, qui s'appelle la courbe de référence de Faury, elle est composée de deux de pente différentes.



L'abscisse du point de rencontre de ces deux droites est fixée à -

� et son ordonné Y/

0 est

donnée par la formule générale suivante:

12

0

� 3 + 17,8 × 56789, + :;2��,��

tel que :

A:coefficient dépend de la nature des granulats (roulés, concassés) et la mise en œuvre de coulage. (Voir annexe III)

B: varie de 1à 2 selon que le béton ferme ou mou.

R: le rayon moyen de moule.

Remarque: puisque l'utilisation de béton est généralement limitée sur les constructions bâtiment donc nous avons une formule pratique pour déterminer la valeur de Y/0 tel que:

1<� = 3 + 17,8 × 56789, + 3,5

D=>? = D@� A1 + x2yC

D@�: le diamètre qui correspond au tamis n-1;

X: le refus sur le tamis n-1;

y: le refus entre D@� et -DEF � .

la quantité, E, d'eau est donnée par la formule suivante:

H = 0,3956789, × 1000

La partie graphique pour la détermination des pourcentages (S+C, G):

� Avant l'étude, on effectue les essais suivants: • Essai granulométrique sur sable ; • Essai granulométrique sur gravier ;

• Essai de l'équivalent de sable ES ; • Les densités apparentes et absolues de sable et gravier.

� On trace les courbes granulométriques continues. � On détermine les trois points de la courbe de référence de Faury:

IA0,00650 C , J 621<�K , A6��%100%CL



et on trace cette courbe (elle est composée de deux droites de pentes différentes). � On fait glisser une règle sur les courbes granulométriques et la courbe de référence de

la façon que les deux segments d'ordonne extérieurs sont égaux, puis on détermine le point d'intersection (ordonné) ; (100-ordonné) est le pourcentage des éléments de cette fonction.

Partie pratique:

-Dans notre cas nous avons trois type du granulats : gravier (3/8),gravier(8/15).

Apres le tracé les courbes granulométrique relatives, on détermine les paramètres suivants :

6789 � 6M��1 + N2O)

Dn-1=12,5

X = 29 le refus sur le tamis (n-1)

Y = 71 le refus entre deux valeur

D max = 14,97

-E : quantité d’eau

H = �,��5<PQR, ∗ 1000

E = 226,99 l

1000-E=773,00 quantité sec

Masse volumique du ciment =3,1

Le volume du ciment : ��, = 129,03 l

C% = 129773,00 ∗ 100 = 16,69%

1<� = A + 17,856789, + TU6 − 0,75

YD/2=61,08

G (8/15 et 3/8)% = 53% (c + s)% = 47% à partir le graphe

S%=30,31%



Gravier (8/15) = 39%

Gravier (3/8) = 14%

La composition en poids :

Sable = 574,02 kg

Gravier (3/8)= 286,78kg

(8/15)=810,95kg

La composition en volume :

-Sable = 337,65l

-Gravier = 810,95l

Pour un sac de ciment :

Sable : 574,02 x 50/400 = 71,75kg

Gravier (8/15) :810,95 x 50/400=101,36 kg

Gravier (3/8) : 286,78x50/400=35,84 kg

Eau : 227x50/400=28,37 kg

On peut tracer la courbe de référence passant par ces 3 points : a, b, c : a (16 ; 100) b (8,2 ; 61,08) c (0,0065 ; 0)

Tableau V.15 : composition du béton témoin. composition % Vol

sec V

absolue Mv

absolue Masse

kg Mv appa

V appa

Pour un sac de

cimen

Pour gachage

kg

volume

ciment 17 773 131 3.1 400 / 400 50 20 50 Sable 30 773 132 2.45 568 1.70 334 71 28 42 G 8/15 39 773 302 2.69 811 1.44 563 101 41 70 G 3/8 14 773 108 2.65 287 1.39 206 36 14 26 Eau 22.7 227 227 1 227 1 227 28 11 28 ∑ 100 1000



Tracé de la courbe du mélange : La courbe du mélange est tracée pour vérifier la validité de la composition choisie. La formulation est d’autant plus optimale que la courbe du mélange se rapproche de la courbe de référence. Proportion des constituants en % : Gravier 8/15 ………….. 39% Gravier 3/8 ……………..10% Sable …………………..30% Ciment ………………….14% Tableau V.16 : composition du mélange TAMIS PORCENTAGE TAMISA CUMULE CIMENT

% MELANGE % G 8/15% G 3/8% SABL%

16 39 10 30 14 93 12.5 39 4 30 14 87 10 39 0 30 14 83 8 37 0 30 14 81 6.3 27 0 30 14 71 5 17 0 30 14 61 2.5 0 0 28 14 43 1.25 0 0 21 14 35 0.63 0 0 13 14 27 0.315 0 0 4 14 18 0.16 0 0 1 14 15 0.08 0 0 0 14 14

Mf =2.78

V.2 .2 Formulation du béton autoplaçant : Contrairement à la formulation du béton ordinaire témoin, pour la formulation du béton autoplaçant nous n’avons pas suivi une formulation classique. Nous avons respecté les conditions nécessaires permettant de garantir l’autoplaçabilité tout en se basant sur des compositions proposées dans la littérature spécialisée [2,9]. Il s’agit de choisir les proportions des constituants dans 1m3 de béton en ayant comme données les paramètres suivants : ♦ Un rapport G/S = 1. ♦ Un rapport E/C =0.55. ♦ Un dosage en ciment plutôt élevé. ♦ Un pourcentage déterminé en ajouts (superplastifiant, les laitiers de haut fourneau, ou encore les deux). Pour pouvoir comparer les performances des différents bétons indépendamment de l’action du ciment, on a fixé le dosage de ce dernier à 400 kg/m3 pour tous les bétons testés.



V.2.2.1 Formulation du béton autoplaçant sans les laitiers de haut fourneau: a ) avec une variation du dosage en superplastifiant : Pour calculer les proportions des constituants dans un mètre cube on fixe les rapports suivants: ♦ G/S =1 pour augmenter la quantité de sable, celle-ci permet d’assurer une meilleure stabilité et une quantité suffisante de mortier. ♦ E/C = 0,55 le dosage en ciment étant constant, la diminution de ce rapport de 0,6 à 0,4 s’explique par une diminution de la quantité d’eau tenant compte de la présence de superplastifiant. ♦ Le volume d’air occlus (A) est de l’ordre de 5% Dans 1m3 de béton on a les constituants suivants : G + S + C + E + A = 1000l Avec : � A = 50 l/m3 � E/C = 0,55 avec C = 400 kg /m3 = (400/3,1) l/m3 =129,03 l/m3 On a donc E = 220 l/m3 On obtient alors G + S = 1000 - 50 - 129,03 – 220 = 600,97 l Le rapport étant fixé à : G/S = 1 On peut calculer les volumes G et S : � G = S = 300,48 l/m3 Pour les deux fractions du gravier on a choisi d’utiliser 70% de 8/15 et 30% du 3/8. Pour les deux fractions du sable on doit jouer sur le module de finesse et on procède comme suit : Le module de finesse désiré est 2.78 avec Mf0/1 = 2.05 et Mf0/3 = 3.1 donc � S(0/1)=(2,74-2,05) /(3,1-2,05)=0.65 � S(0/3)=(3,1-2,74)/(3,1-2,05)=0.35 Donc pour les deux fractions du sable on prend 35% de 0/3 et 65% du 0/1. On obtient la formulation présentée dans le tableau VI.16. Le dosage en superplastifiant a été varié : 1,8% C et 2% C.

Tableau V.17. Composition des BAP1 et BAP2. Composant Composant

(Volume [l/m3]) Densité absolue Composant

(Masse [kg/m3]) Gravier 3/8 90,14 2,65 238,87

Gravier 8/15 210,33 2,69 565,78

Sable 0/3 105,16 2,65 278,67

Sable 0/1 195 2,66 518,7

Ciment 129,03 3,1 400

Eau 220 1 220

Superplastifiant 1,8%C

6,48 1,11 7,2

Superplastifiant 2%C

7,2 1,11 8



V.2.2.1 Formulation du béton autoplaçant avec laitier de haut fourneau : Pour formuler un BAP avec un ajout minéral on utilise la même formulation que pour un BAP sans ajout minéral (laitier), mais la présence de cet ajout est prise en compte dans le calcul des constituants vue l’importance de la quantité de cet ajout dans le mélange (quantité non négligeable). On a alors les formulations suivantes à différents dosages en laitier (10% ,20%,30%)

Sachant que on à fixe le dosage de ciment a )Dosage en laitier de 10%C : Si on prend un dosage en LHF de 10% C on a : LHF= 10% C =40 kg / m3 = (40 /2,95) l/ m3= 13,55 l/m3 Les constituants présents dans le mélange sont : G + S + C + E + A + LHF = 1000l Avec: � A = 50 l/m3 � E/C = 0,55 C = 400 kg /m3 = (400/3,1) l/m3 =129,03 l /m3 On a donc E = 220 l / m3 On peut calculer les proportions des graviers et du sable : � G + S = 1000-(129,03 + 220 + 50 + 13,55) = 587,42 l/m3 Avec G/S = 1 On a donc: G = S = 293,71 l/m3 Pour les deux fractions du gravier on a choisi d’utiliser 70% de 8/15 et 30% du 3/8 � Gravier (8/15) : 70% =210,33 l/m3 (3/8) : 30%= 90,14 l/m3 et pour les deux fractions du sable on prend 65% de 0/3 et 35% du 0/1. � Sable (0/3) : 65% =195 l/m3 (0/1) : 35% = 105,16 l/m3

Tableau V.18 : composition d’un BAP avec 10% de laitier de haut fourneau. Composant Composant

(Volume[l/m3]) Densité absolue

Composant (Masse[kg/m3])

Gravier 3/8 90,14 2,65 238,87 Gravier 8/15 210,33 2,69 565,78

Sable 0/3 195 2,65 516,75 Sable 0/1 105,16 2,66 279,72 Ciment 129,03 3,1 400

Eau 220 1 220 Superplastifiant

2%C 7,2 2,95 21,24

LHF 13,55 1,11 15,04



b ) Dosage en laitiers de 20%C : Le principe est le même que précédemment (§a), le dosage en laitiers passe à 20% : Si on prend un dosage en LHF de 20% C on a :

LFH = 20% C = 80 kg /m3 = (80 / 2,95) l/m3= 27,11 l/m3

Les constituants présents dans le mélange sont : G + S + C + E + A + LHF = 1000l Avec: � A = 50 l/m3 � C = 400 kg/m3

� �E/C = E/C = 0,55 avec C = 400 kg /m3 = (400/3,1) l/m3

=129,03 l/m3

On a donc E = 220 l/m3

On peut calculer les proportions de graviers et de sable : G + S = 1000 - (129,03 + 220 + 50 + 27,11) = 573,86 l/m3

Avec G/S = 1 On a donc : G = S = 286,93 l/m3 Pour les deux fractions du gravier on a choisi d’utiliser 70% de 8/15 et 30% de 3/8 et pour les deux fractions du sable on prend 35% de 0/3 et 65% de 0/1.

Tableau V.19 : composition d’un BAP avec 20% de laitier de haut fourneau.

Composant Composant (Volume [l/m3])

Densité absolue Composant (Masse [kg/m3])

Gravier 3/8 86,08 2,65 228,11

Gravier 8/15 200,85 2,69 540,28

Sable 0/3 100,42 2,65 266,12

Sable 0/1 186,5 2,66 496,1

Ciment 129,03 3,1 400

Eau 220 1 220

Superplastifiant 2%C

7,2 1,11 8

LHF 27,11 2,95 80

c ) Dosage en laitiers à 30%C :

Le principe est le même que précédemment (§b), le dosage en laitiers passe à 30% : Si on prend un dosage en laitier de 15% C on a : Fi = 30% C = 120 kg /m3 = (120 / 2,95) l/m3= 40,67 l/m3 Les constituants présents dans le mélange sont : G + S + C + E + A + LHF = 1000l Avec:

� A = 50 l/m3 � C = 400 kg/m3

� E/C = E/C = 0,55 avec C = 400 kg /m3 = (400/3,1) l/m3 =129,03 l/m3 On a donc E = 220 l/m3 On peut calculer les proportions de graviers et de sable :



G + S = 1000 - (129,03 + 220 + 50 + 40,67) = 560,3 l/m3 Avec G/S = 1 On a donc : G = S = 280,15 l/m3 Pour les deux fractions du gravier on a choisi d’utiliser 70% de 8/15 et 30% de 3/8 et pour les deux fractions du sable on prend 35% de 0/3 et 65% de 0/1.

Tableau V.20 : Composition d’un BAP avec 30% de laitier Composant Composant

(Volume [l/m3]) Densité absolue Composant

(Masse [kg/m3]) Gravier 3/8 84,04 2,65 222,71 Gravier 8/15 196,10 2,69 527,52

Sable 0/3 98,05 2,65 259,83 Sable 0/1 182,09 2,66 484,37 Ciment 129,03 3,1 400

Eau 220 1 220 Superplastifiant

2%C 7,2 1,11 8

LHF 40,67 2,95 120

V.2.3 Préparation de la gâchée :

La préparation du béton autoplaçant demande plus d’attention et de précision que la préparation d’un béton ordinaire. Pour parvenir à effectuer plusieurs essais sur le béton frais, il faut suivre une certaine méthodologie. Le premier paramètre à prendre en compte est la capacité du malaxeur utilisé. Dans notre cas elle est de 1/20 ème du m3. Après avoir déterminer les proportions de chaque constituant on suit le mode opératoire suivant : � Vérifier en premier le nombre et l’état des moules cylindrique /prismatique nécessaires

pour les essais. Ces derniers doivent être graissé à l’aide d’une huile pour faciliter le décoffrage.

� Réunir tout le matériel nécessaire pour effectuer les essais. � Vérifier que les matériaux ne sont pas humides, si non les sécher préalablement dans

l’étuve. � Préparer la quantité d’eau nécessaire pour la gâchée. Le superplastifiant est ajouté à un

quart de l’eau de gâchage. � Peser les matériaux secs (gravier, sable, ciment, laitier de haut fourneau) et les introduire

dans le malaxeur. � Mettre le malaxeur en marche pour homogénéiser le mélange sec. � Laisser le malaxeur en marche et ajouter progressivement la première un quart de l’eau de

gâchage (celle qui contient l’adjuvant). � Ajouter la trois quart d’eau graduellement. � Effectuer immédiatement les essais après arrêt du malaxage, les essais sont réalisés au

moins deux fois pour valider les valeurs obtenues. � Remplir les éprouvettes en deux/trois couches sans vibration pour le béton autoplaçant et

les vibrer à l’aide de la table vibrante pour le béton ordinaire. [18]



. V.2.4 Conservation des éprouvettes : Après le gâchage pour un béton ordinaire ou pour un BAP, les moules sont conservés dans une pièce à température ambiante, et démoulés après 24h. Une fois démoulées, pour assurer un bon mûrissement du béton, les éprouvettes sont conservées dans un bac d’eau à une température de 20°C, ceci permet d’éviter les pertes d’eau, et de garantir le déroulement normal du processus d’hydratation du ciment . . [18]

CONCLUSION GENERALE


CONCLUSION GENERALE : Les bétons autoplaçant sont des bétons spéciaux dont les qualités méritent d’être valorisées. En raison de leurs propriétés rhéologiques très spécifiques, leur compréhension nécessite des investigations plus approfondies. Dans ce travail, nous avons considéré une partie infime des paramètres influents sur leur comportement. Des études ultérieures ont été faites prenant en compte : d’autres méthodes de formulations, l’influence des ajouts (minéraux et chimique) sur les propriétés rhéologiques et mécaniques, la variation du type des constituants et encore plus de paramètres, mais aussi la mesure de la viscosité. Des observations intéressantes nous ont ainsi manqué. Ce qui rend cette étude plus ardue est, d’une part, le manque de matériel sophistiqué pour la réalisation des essais et d’autre part le manque de temps nécessaire pour l’observation de différents phénomènes à long terme comme le retrait et la fissuration. Des études complémentaires plus approfondies doivent être engagées car de nombreuses zones d’ombre subsistent dans la connaissance du comportement des BAP, notamment :

� Le phénomène de retrait qui est, d’après quelques recherches, plus important que celui des bétons ordinaires.

� La résistance des BAP au jeune âge, qui est un paramètre important vu les quantités bétonnées actuellement.

� Le comportement des BAP aux différents traitements de surfaces. � La résistance au feu. � La pompabilité des BAP. � Résistances à l’usure et aux chocs. � L’influence des traitements thermiques sur les caractéristiques et propriétés des BAP.

Certains de ces thèmes sont étudiés dans le Projet National sur les bétons autoplaçants. Les objectifs du projet national sont de mener des recherches finalisées sur :

� L’élaboration et la caractérisation des BAP � Leur mise en œuvre � Les besoins en matière de spécification et de prescription.

[1] Arch. Gie Wollaert, Béton autoplaçant ,2005

[2] K.H.KHAYAT, « Colloques sur les bétons autonivelants » Centre de Recherche Interuniversitaire sur le béton (CRIB) Université de SHERBROOKE, Université LAVAL Québec 1er Novembre 1996 ;

[3] OKAMURA. H. , OZAWA , K. (1994), “Self compactable high performance concrete in Japan” ACI International Workshop on high Performance Concrete, Bangkok, Thailand,

[4] HAYAKAWA , M., MATSUOKA,Y., YOKOTA, K. (1995).”Application of super workable concrete in the construction of 70_story building in Japan” ACI SP 154,

[5] IZUMI, I., YONEZAWA, T, IKEDA, Y., MUTA, A. (1995) “Placing 10 000 m3 super workable concrete for guide track structure of retractable rof of Fukuoka Dome, Supplementary” Papers, 2nd CANMET \ ACI International Symposium on Advances In Concrete Technology, Las Vegas,

[6] T.SEDRAN, Les bétons autonivelants (BAN) synthèse bibliographique, Bulletin de liaison LCPC, mars 1995.

[7] J-C.BRAQUENIER et J.DESNYTER, le béton autoplaçant ou autocompactant, 2000.

[8] CSTC (centre de recherche), Béton et ouvrages en béton, rapport d’activités,

Belgique, 2004.

[9] Z. ABIB , Formulation et caractérisation des bétons autoplaçants, thèse de magister USTHB,2004

[10]M. MOULAI ,Effets les ajouts cimentaires sur le comportement physico-mecanique des mortiers a base de sable calcaire en milieux agressifs,thèse de ingenieur universite Ammar TELIDJI de Laghouat,2009

[11] George Dreux, Jean FESTA, « NOUVEAU GUIDE DU BETON » 8ème Édition ;

[12] Abd.EL_FODIL. Elaboration d'un béton autoplaçant à base de fillers calcaires

[13] Guides d'utilisation des matériaux lorrains en technique routière

[14] N.REBBOUH, Formulation et caractérisation d’un béton autoplaçant, thèse de ingenieur ENPT,2006

[15]R.Dupain ,R.Lanchon et C.Saine-Arromane, « Caractérisation des matériaux de génie civil par les essais de laboratoire » 2éme édition conforme aux normes européennes,2000

[16] K.Ayed,A.Benaissa,Etude du comportement differe du BAP l' influence de la pozzolane naturel de benisaf sur le retrait du BAP,ENSET Oran, 2009

[17]Recommandations pour l'emploi des bétons autoplaçants,AFGC,2008

[18]M.RIGHI ,M.MEHNOUNE ,Composition du béton par la méthode de Faury , LTPS Ghardaia

[19] GILLES Escadrilles, Responsable pédagogique, CARMEUSE France,

« Formation continue actualisante » – 17 et 18 Octobre 2001 ;

[20] http://www.sikaeldjazair.com/document/ntn/SIKA-VISCOCRETE- 3045.pdf,20 avril 2011

ANNEXE I Mode opératoire des essais de ciment

UNIVERSITE OUARGLA Page 1

ANNEXE I

Mode opératoire des essais de ciment

1 - Essai de consistance et de prise Objet de l’essai Calculer la quantité d’eau optimale et le temps de prise Mode opératoire a) Essai de consistance Ø Monter la sonde de consistance sur l’appareil de Vicat et ajuster le repère de la tige

coulissante sur le zéro de la règle graduée en abaissant la sonde jusqu’à la plaque de

base

Ø Peser 500g de ciment

Ø Peser une première quantité d’eau

Ø Verser la quantité d’eau dans le récipient du malaxeur, ajouter soigneusement les 500g

de ciment et régler le zéro du chronomètre.

Ø Mettre le malaxeur en marche à vitesse lente pendant 90 secondes, arrêter le

malaxage, démonter le récipient, racler les parois à l’aide d’une spatule, remettre la

pâte raclée dans la gâchée et remonter le récipient.

Ø Malaxer de nouveau pendant 90 secondes, puis arrêter la machine.

Ø Remplir immédiatement le moule tronconique placé sur la plaque support et

légèrement graissé au préalable jusqu’au refus. Araser ensuite la surface du moule

avec précaution de manière à obtenir une surface supérieur lisse

Ø Mettre le moule et la plaque de base dans l’axe de la sonde dans l’appareil de Vicat,

rabaisser la sonde jusqu’au contact avec la surface supérieure de la pâte et observer un

temps d’arrêt. Lâcher ensuite la partie mobile de l’appareil de Vicat.

Ø Noter la distance de la sonde du fond du moule à la fin de la pénétration, indiqué par le

repère de la tige sur la règle graduée de l’appareil.

Ø Si cette distance n’est pas comprise entre 5 et 7 mm, refaire l’essai avec une autre pâte



en variant la quantité d’eau en plus ou en moins de quelques grammes, jusqu’à avoir

une distance de 5 à 7 mm.

Ø Noter la quantité d’eau correspondant à la distance comprise entre 5 et 7 mm.

b) Essai de prise Ø Monter l’aiguille sur l’appareil de Vicat et ajuster le repère de la tige coulissante sur le

zéro de la règle graduée en abaissant la sonde jusqu’à la plaque de base.

Ø Peser 500 g de ciment et la quantité d’eau normalisée.

Ø Verser la quantité d’eau dans le récipient du malaxeur, ajouter soigneusement les

500 g de ciment et régler le zéro du chronomètre. Noter l’heure de gâchage aussi.

Annexe I Mode opératoire des essais de ciment

ENSP/Génie Civil/2009/ Page 78

Ø Mettre le malaxeur en marche à vitesse lente pendant 90 secondes, arrêter le

malaxage, démonter le récipient, racler les parois à l’aide d’une spatule, remettre la

pâte raclée dans la gâchée et remonter le récipient.

Ø Malaxer de nouveau pendant 90 secondes, puis arrêter la machine.

Ø Remplir immédiatement le moule tronconique placé sur la plaque support et

légèrement graissé au préalable jusqu’au refus. Araser ensuite la surface du moule

avec précaution de manière à obtenir une surface supérieur lisse

Ø Mettre le moule et la plaque de base dans l’axe de l’aiguille de l’appareil de Vicat,

rabaisser l’aiguille jusqu’au contact avec la surface supérieure de la pâte et observer

un temps d’arrêt. Lâcher ensuite la partie mobile de l’appareil de Vicat.

Ø Noter la distance de l’aiguille du fond du moule à la fin de la pénétration et noter en

même temps l’heure de lecture dans la case correspondante. Placer ensuite le moule

avec la plaque de base dans le bain d’eau et nettoyer l’aiguille de pénétration

Ø Si cette distance n’est pas comprise entre 3 et 5 mm, refaire l’opération de pénétration

à intervalles réguliers de 10 à 15 mn et à des endroits distants de 10 mn du bord du

moule. Noter à chaque fois la distance de l’aiguille à la base du moule et l’heure de

lecture dans la case correspondante.



Ø Noter l’heure de début de prise correspondant à la distance comprise entre 3 à 5 mm.

Ø Retourner le moule sur sa petite base et commencer à noter l’enfoncement de l’aiguille

à des intervalles variant de 300 mn en les diminuant à 15 mn vers la fin de prise. Noter

à chaque fois l’enfoncement de l’aiguille et l’heure dans la case correspondante.

Ø Noter l’heure de fin de prise correspondant à un enfoncement de 0.5 mm.

2 -Essai de détermination des résistances mécaniques. Ø Préparer les constituants du mortier

*Ciment : 450 g

*Sable normalisé : 1350 g

*Eau : 225 g

Ø Introduire l’eau dans la cuve du malaxeur

Ø Verser le ciment dans la cuve du malaxeur

Ø Mettre le malaxeur en marche à vitesse lente pendant 30’’

Ø Introduire le sable régulièrement pendant 30’’

Ø Mettre le malaxeur à sa vitesse rapide et continuer le malaxage pendant 30’’

Ø Arrêter le malaxeur pendant 90’’

• pendant les premières 15’’ enlever au moyen d’une raclette tout le mortier

adhérent aux parois et au fond du récipient en le repoussant au milieu de celui-ci.

Ø Reprendre le malaxage à grande vitesse pendant 60’’

Ø Moulage des éprouvettes dans des éprouvettes prismatiques de dimensions

16×4×4 cm en deux couches :

- Couche 01 avec serrage par 60 chocs sur la table à chocs

- Couche 02 avec serrage par 60 chocs sur la table à chocs

Ø Arasement des éprouvettes à l’aide d’une règle métallique plate.

Ø Procéder au marquage des éprouvettes.

Ø Poser une plaque de verre (ou en acier ou tout autre matériau imperméable) de

210×185×6 mm sur le moule.



Ø Démoulage des éprouvettes :

20 mn avant l’essai à 24 heures

Annexe I Mode opératoire des essais de ciment

ENSP/Génie Civil/2009/ Page 79

Entre 20 et 24 heures après moulage pour les autres échéances.

Ø Mettre les éprouvettes dans l’eau à 20 °C

Ø Retirer les éprouvettes de l’eau au maximum 15 minutes avant l’essai.

Ø Placer le prisme dans le dispositif de flexion avec face de moulage sur les rouleaux

d’appui et son axe longitudinal perpendiculaire à ceux-ci.

Ø Procéder à l’essai de flexion sur le prisme en appliquant la charge à raison de 50 N/S.

Ø Transcrire les valeurs observées des charges de rupture

Ø Placer le demi-prisme obtenu en flexion dans le dispositif de compression en le

centrant par rapport aux plateaux de la machine.

Ø Procéder à l’essai de compression en appliquant la charge à raison de 2400N/S

Ø Transcrire les valeurs observées des charges de rupture.



ANNEXE I : Mode opératoire des essais concernant

les bétons autoplaçants (à l’état frais).

1 - Essai d’étalement au cône d’Abrams

1-1 (Slump Flow)

Objet de l’essai :

Caractériser la fluidité du béton en milieu non confiné.

Matériel nécessaire :

∗Plateau équipé d’une plaque métallique plane de forme carrée d’au moins90cm de côté.

∗ Cône d’Abrams, celui-ci dispose d’un empattement pour être maintenu contre le plateau avec les pieds de l’opérateur.

∗ Mètre de 90cm

Mode opératoire :

∗ Mettre le plateau sur un support stable et horizontal.

∗ Humidifier la surface de la plaque.

∗ Placer le cône au centre du plateau.

∗ Prélever un échantillon représentatif du béton.

∗ Equiper la partie supérieure du cône d’un entonnoir.

∗ Remplir le cône en déversant le béton de manière continue jusqu'à l’arase

supérieure du cône.

∗ Retirer l’entonnoir et araser si nécessaire avec une truelle et nettoyer la

plaque avec un chiffon humide.

∗ Soulever le cône verticalement à l’aide des deux poignées.

∗ Une fois le béton étalé, mesurer (au centimètre le plus proche) le diamètre

final sur deux cotés perpendiculaires.

∗ Si les deux valeurs sont différentes de plus de 5cm, l’essai est invalide etreconduit.



∗ Exprimer le résultat final en terme de moyenne des deux valeurs obtenues,en arrondissant

au centimètre supérieur.

2 - Essai de stabilité au tamis


Qualifier les bétons autoplaçants vis-à-vis du risque de ségrégation.


∗ Seau de 10 litres + couvercle

∗ Tamis 5mm diamètre 315mm + fond de tamis

∗ Balance : précision minimale 20g, portée minimale 20kg.

Mode opératoire :

∗ Echantillonnage : malaxer, verser directement 10litres de béton dans le seau.

Le temps d’attente entre l’arrêt du malaxeur et le prélèvement < 30

secondes.

∗ Couvrir le seau pour protéger le béton de la dessiccation.

∗ Attendre 15 minutes.

∗ Peser le fond.

∗ Poser le tamis +fond sur la bascule.

∗ Verser au centre du tamis un poids de béton égal à 4,8 kg ± 0,2 kg, hauteur de chute du béton 50 cm ± 5 cm.


∗ Faire la tare.

∗ Peser le poids de laitance : Plaitance = P fond +laitance – P fond.

∗ Calculer le pourcentage en poids de laitance par rapport au poids del’échantillon :

Stabilité (%) = (Plaitance x 100)/P échantillon



3 - Essai de le boite en L(Capacité de remplissage) :


Tester la mobilité du béton en milieu confiné et vérifier que la mise en place du béton

ne sera pas contrariée par des phénomènes du phénomène de blocage inacceptables.


La boite en L

Mode opératoire :

∗ Vérifier que la boite est sur un plan horizontal.

∗ Remplir de béton la partie verticale de la boite en L (Son volume est d’environ

13litres).

∗ Araser et laisser le béton reposer pendant 1minute.

∗ Enlever la trappe et laisser le béton s’écouler dans la partie horizontale de la

boite à travers le ferraillage. La distance libre entre les barres est de 39mm.

∗ Quand le béton ne s’écoule plus, on mesurer les hauteurs H1 et H2. On

exprime le rapport H2/H1.

Lorsque le béton s’écoule mal à travers le ferraillage et qu’il se produit un

amoncellement de granulats en aval de la grille, c’est le signe de blocage ou de

ségrégation.



ANNEXE II : Coefficients A (Formulation par la m éthode de Faury).

Tableau 1 : valeurs du coefficient A

Béton S roulé/G roulé S roulé/G concassé S concassé/ G concassé

Très fluide 32 34 38

Fluide 30-32 32-34 36-38

Mou 28-30 30-32 34-36

Ferme 26-28 28-30 32-34

Très ferme 24-26 26-28 30-32

Puissant 22-24 24-26 28-30

ANEXE II: Mode opératoire des essais concernant les bétons autoplaçants (à l’état frais).


ANNEXE II :

Mode opératoire des essais concernant

les bétons autoplaçants (à l’état frais).

1 - Essai d’étalement au cône d’Abrams

1-1 (Slump Flow)


Caractériser la fluidité du béton en milieu non confiné.


∗Plateau équipé d’une plaque métallique plane de forme carrée d’au moins90cm de côté.

∗ Cône d’Abrams, celui-ci dispose d’un empattement pour être maintenu contre le plateau avec les pieds de l’opérateur.

∗ Mètre de 90cm

Mode opératoire :

∗ Mettre le plateau sur un support stable et horizontal.

∗ Humidifier la surface de la plaque.

∗ Placer le cône au centre du plateau.

∗ Prélever un échantillon représentatif du béton.

∗ Equiper la partie supérieure du cône d’un entonnoir.

∗ Remplir le cône en déversant le béton de manière continue jusqu'à l’arase

supérieure du cône.

∗ Retirer l’entonnoir et araser si nécessaire avec une truelle et nettoyer la

plaque avec un chiffon humide.

∗ Soulever le cône verticalement à l’aide des deux poignées.

∗ Une fois le béton étalé, mesurer (au centimètre le plus proche) le diamètre



final sur deux cotés perpendiculaires.

∗ Si les deux valeurs sont différentes de plus de 5cm, l’essai est invalide etreconduit.

∗ Exprimer le résultat final en terme de moyenne des deux valeurs obtenues,en arrondissant au centimètre supérieur.

2 - Essai de stabilité au tamis


Qualifier les bétons autoplaçants vis-à-vis du risque de ségrégation.


∗ Seau de 10 litres + couvercle

∗ Tamis 5mm diamètre 315mm + fond de tamis

∗ Balance : précision minimale 20g, portée minimale 20kg.

Mode opératoire :

∗ Echantillonnage : malaxer, verser directement 10litres de béton dans le seau.

Le temps d’attente entre l’arrêt du malaxeur et le prélèvement < 30

secondes.

∗ Couvrir le seau pour protéger le béton de la dessiccation.


∗ Peser le fond.

∗ Poser le tamis +fond sur la bascule.

∗ Verser au centre du tamis un poids de béton égal à 4,8 kg ± 0,2 kg, hauteur de chute du béton 50 cm ± 5 cm.


∗ Faire la tare.

∗ Peser le poids de laitance : Plaitance = P fond +laitance – P fond.

∗ Calculer le pourcentage en poids de laitance par rapport au poids del’échantillon :

Stabilité (%) = (Plaitance x 100)/P échantillon



3 - Essai de le boite en L(Capacité de remplissage) :


Tester la mobilité du béton en milieu confiné et vérifier que la mise en place du béton

ne sera pas contrariée par des phénomènes du phénomène de blocage inacceptables.


La boite en L

Mode opératoire :

∗ Vérifier que la boite est sur un plan horizontal.

∗ Remplir de béton la partie verticale de la boite en L (Son volume est d’environ

13litres).

∗ Araser et laisser le béton reposer pendant 1minute.

∗ Enlever la trappe et laisser le béton s’écouler dans la partie horizontale de la

boite à travers le ferraillage. La distance libre entre les barres est de 39mm.

∗ Quand le béton ne s’écoule plus, on mesurer les hauteurs H1 et H2. On

exprime le rapport H2/H1.

Lorsque le béton s’écoule mal à travers le ferraillage et qu’il se produit un

amoncellement de granulats en aval de la grille, c’est le signe de blocage ou de

ségrégation.

[Titre du document]


ANNEXE III: Coefficients A (Formulation par la m éthode de Faury).

Tableau 1 : valeurs du coefficient A

Béton S roulé/G roulé S roulé/G concassé S concassé/ G concassé

Très fluide 32 34 38

Fluide 30-32 32-34 36-38

Mou 28-30 30-32 34-36

Ferme 26-28 28-30 32-34

Très ferme 24-26 26-28 30-32

Puissant 22-24 24-26 28-30

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