NoMaD 2018

R-045 GÉOPOLYMÈRES À BASE DE MÉTAKAOLIN : IMPACT DE L’ADDITION D’ACIDE ORTHOPHOSPHORIQUE DANS LE MÉLANGE RÉACTIF

Tue, 30 Oct 2018 00:00:00 +0100

Certaines applications relatives aux liants géopolymères peuvent nécessiter d’adapter les propriétés du mélange réactif. Cette étude porte sur le développement d’un coulis injectable pour lequel il est nécessaire d’avoir une viscosité faible (< 5 Pa.s) ainsi que d’une durée pratique d’utilisation (DPU) très élevée (~24 heures). Pour l’application visée du liant, il est aussi nécessaire de limiter l’alcalinité et donc de diminuer la valeur du pH finale de ce liant (objectif de 10-11). Afin de respecter ce cahier des charges, l’addition d’acide orthophosphorique dans des mélanges réactifs géopolymères est étudiée. Des suivis de la viscosité des mélanges réactifs dans le temps ont révélé que l’ajout d’acide permet une augmentation de la DPU pouvant atteindre 500 %. La caractérisation (structurale, microstructurale et la résistance mécanique) de différents échantillons a permis d’identifier un taux limite de 5,6 % d’acide au-delà duquel l’effet positif sur la DPU s’inverse. Cette valeur correspond aussi à la limite au-delà de laquelle il n’y a plus formation d’un réseau géopolymère mais uniquement la formation d’un gel physique.

R-054 EFFET DU VERRE RECYCLÉ ET DU LAITIER GRANULÉ SUR LA DURABILITÉ DES BÉTONS AUTOPLAÇANTS

Tue, 30 Oct 2018 00:00:00 +0100

R-055 RÉSISTANCE À LA COMPRESSION ET MICROSTRUCTURE D'UN LIANT À BASE DE MÉTAKAOLIN ACTIVÉ PAR UN SULFATE ALCALIN

Tue, 30 Oct 2018 00:00:00 +0100

Au cours de ces dernières années l’utilisation de métakaolin comme addition pouzzolanique s’est développée en substitution partielle du ciment pour réduire la consommation de ciment et améliorer la durabilité du béton. En revanche, des manques de performances mécaniques des bétons incorporant du métakaolin apparaissent au jeune âge lorsqu’ils sont mûris à température ambiante. L'objectif de cette étude est de rechercher les moyens d'activer chimiquement le métakaolin dans les matrices cimentaires afin de faciliter sa dissolution et d’augmenter la vitesse de sa réaction pouzzolanique qui est lente pour recouvrer, aux jeunes âges, un niveau de performance équivalent à celui obtenu dans les bétons sans métakaolin. L'étude a été réalisée à l'échelle du mortier et traite de l’effet de l’activation du métakaolin par des sulfates alcalins sur différentes propriétés (temps de prise, résistance mécanique à la compression, chaleur d’hydratation…). L’activation avérée aux jeunes âges altère les résistances à plus long terme des mortiers (28 jours), quelle que soit la nature du sulfate alcalin, en contrecarrant l’action pouzzolanique propre du métakaolin. Les analyses physico-chimiques sur pâtes ont néanmoins confirmé l'activation à jeune âge du métakaolin dans la matrice, indépendamment de la nature du sulfate alcalin.

R-056 ÉTUDE DE L’EFFET DES FIBRES SUR LE RETRAIT EMPÊCHÉ ET LA DURABILITÉ DES BÉTONS AUTOPLAÇANTS

Tue, 30 Oct 2018 00:00:00 +0100

Les bétons autoplaçants se caractérisent par une fluidité qui leur permet de se mettre en place sans vibration, c’est ce qui les distingue des autres bétons. L’incorporation des fibres dans les BAP peut entrainer une perte de plasticité compromettant ainsi leur principale caractéristique, leur capacité d’écoulement, surtout avec les fibres végétales. En effet, les fibres naturelles ont un pouvoir d’absorption d’eau important, et une surface rugueuse pour certaines, contrairement aux fibres synthétiques qui se caractérisent par une absorption d’eau quasi nulle et une surface lisse. Cependant, le contour rugueux des fibres végétales améliore l’adhérence avec la matrice cimentaire, ce qui se traduirait par un meilleur contrôle de la fissuration et éventuellement l’amélioration de certaines propriétés mécaniques au jeune âge. Les fibres végétales présentent aussi l’avantage d’être des matériaux locaux, d’origine naturelle, renouvelable, biodégradable et nécessitent peu d’énergie pour leur production, contrairement aux fibres synthétiques de polypropylène par exemple. Le but de notre travail est de formuler un BAP fibré avec deux types de fibres : une fibre synthétique de polypropylène comme fibre témoin et une fibre végétale de DISS comme matériau d’étude et d’analyser l’influence de ces fibres sur les propriétés des BAP à l’état durci (essai de retrait empêché à l’anneau, carbonatation, absorption capillaire et porosité accessible à l’eau). Les résultats obtenus sur les bétons fibrés montrent que les fibres améliorent le comportement des BAP vis-à-vis de la fissuration. Cependant, L’introduction des fibres entraine une diminution de la compacité des bétons.

R-060 AMELIORATION DU COMPORTEMENT MÉCANIQUE DES BÉTONS BIOSOURCÉS

Tue, 30 Oct 2018 00:00:00 +0100

Les bétons biosourcés sont confectionnés à partir de granulats végétaux, comme la chènevotte issue du chanvre, et de liants souvent à base de chaux naturelle hydraulique et d'additions pouzzolaniques. Ils sont utilisés en tant qu’isolants thermiques possédant de bonnes propriétés hygriques. Cependant leur temps de séchage est très long (plusieurs mois en conditions naturelles) et leur résistance en compression est particulièrement faible (inférieure à 0,5 MPa). L'objectif de cet article est d'étudier des voies d'amélioration du comportement hygrique et mécanique de ces matériaux en préfabrication soit en traitant la chènevotte avant utilisation, soit en traitant les bétons biosourcés après confection. Après caractérisation de la chènevotte, des prétraitements avec différents liants ont été effectués (liant commercial destiné au béton de chanvre ou liant à base de chaux hydraulique naturelle et métakaolin flash). Ensuite, plusieurs bétons biosourcés ont été confectionnés par vibrocompaction en faisant varier le type de liant (les mêmes que pour le prétraitement), d'adjuvant (superplastifiant ou agent de viscosité), avant d'être placés dans des atmosphères différentes (65% HR ou 50% CO2). Ces bétons ont enfin été caractérisés sur les plans mécanique (résistance en compression) et physique (conductivité thermique, perméabilité à la vapeur d'eau, capacité d'échange hydrique). Les résultats montrent que les prétraitements permettent de réduire durant les premières heures l'importante absorption d'eau initiale de la chènevotte. Ceci permet ensuite de confectionner des bétons avec moins d'eau et de diminuer les effets de retard de prise liés à la migration des extractibles. Le traitement des bétons après prise par carbonatation accélérée permet d'améliorer sensiblement leur résistance mécanique sans altérer leurs propriétés physiques. Par contre, l'introduction des superplastifiants ou d'agents de viscosité retenus n'améliore pas les performances mécaniques de ce type de béton. En conclusion, le traitement des bétons biosourcés par carbonatation accélérée permet à la fois d'améliorer le comportement mécanique et l'impact environnemental (quantité de CO2 piégée plus importante) de ce type de matériau. De plus, il a été montré que la vibrocompression permettait d'obtenir un comportement quasi-isotrope ce qui plaide en faveur de ce procédé de préfabrication.

R-062 VALORISATION DE MATÉRIAUX RECYCLÉS DANS LA CONSTRUCTION

Tue, 30 Oct 2018 00:00:00 +0100

Il est bien connu que le béton a un impact négatif sur le plan environnemental mais il est possible de diminuer son empreinte en valorisant les déchets liés à sa fabrication et à sa mise en œuvre. Cependant, alors que de nombreuses recherches ont été conduites depuis les années 1980 sur le recyclage de bétons de déconstruction, peu de travaux portent sur la réutilisation des déchets liés au retour des bétons non utilisés sur chantier. Or, ce volume de béton résiduel retourné en centrale BPE est d’environ 4% (1% pour les centrales en zone rurale et 5% en zone urbaine). Certains de ces bétons sont actuellement coulés dans des bennes puis concassés mais seuls les gravillons sont valorisés. Il s’agit donc dans cet article de proposer une voie de valorisation pour les sables issus de ce concassage. Les sables recyclés ont été étudiés pour remplacer le sable naturel dans les mortiers techniques (mortier de montage de blocs par exemple). Ces mortiers ne demandent pas de performances mécaniques élevées mais doivent être aussi durables que la construction dans laquelle ils sont incorporés. L’avantage des sables concassés est leur très faible teneur en eau, s’ils sont stockés à l’abri, qui permettrait de les utiliser directement dans des mortiers secs prêt-à-l’emploi. Leur teneur résiduelle en ciment anhydre pourrait améliorer leur performance, particulièrement à court terme. Après une phase de caractérisation des sables recyclés, l’étude proprement dite sur mortier a été effectuée à l’état frais et à l’état durci, en suivant une approche performantielle, sur des sables recyclés non carbonatés (SR) ou carbonatés (SRC) en comparaison avec un mortier confectionné avec un sable naturel (SN) de mêmes caractéristiques minéralogiques. Les maniabilités des différents mortiers sont comparables lorsque les sables sont pré-saturés. Du point de vue mécanique, les résultats sont peu affectés par la substitution de SN par du SRC alors que la substitution du SN par du SR est plus défavorable. Les effets sur les indicateurs de durabilité restent faibles (on reste dans les mêmes gammes de durabilité) et dépendent de l’indicateur.

R-067 CONTRIBUTION À L’ÉTUDE DU COMPORTEMENT MÉCANIQUE DIFFÉRÉ DES BÉTONS À HAUTES PERFORMANCES : EFFET DES CARACTÉRISTIQUES DU SQUELETTE GRANULAIRE

Tue, 30 Oct 2018 00:00:00 +0100

L’estimation du comportement différé des bétons a une grande importance pour la durabilité des ouvrages et ce pour plusieurs raisons. Les déformations de retrait peuvent induire des risques de fissuration et ainsi favoriser notamment le développement de la corrosion des armatures. Les déformations de fluage peuvent entraîner des flèches incompatibles avec le bon fonctionnement en service des ouvrages. Les règlements actuels (Européens et Américains) proposent des modèles analytiques permettant d’évaluer les déformations différées en prenant en compte différents paramètres (facteurs relatifs à la formulation, conditions d’environnement et paramètres de dimensions de l’élément de structure). L’expérience montre néanmoins une grande dispersion des valeurs de déformations différées mesurées et des écarts non négligeables avec les valeurs calculées selon ces règlements. L’objectif de ce travail est de s’intéresser à un paramètre non pris en compte dans ces règlements qui pourrait être à l’origine des imprécisions de leurs prédictions : caractéristique du squelette granulaire. Le programme expérimental s’articule autour d’une étude comparative des comportements mécaniques instantanés et différés de Bétons à Hautes Performances (BHP) de même formulation de base (volume de pâte comparable) Les résultats expérimentaux montrent que les caractéristiques du squelette granulaire (forme du granulat, rapport G/S) paraissent peu influentes sur les déformations instantanées et différées totales du béton. Néanmoins, les bétons avec granulats roulés présentent une meilleure résistance en compression mais une déformation différée endogène sensiblement plus élevée par rapport à celle des bétons avec granulat concassé. La confrontation des déformations mesurées avec les prédictions de l’Eurocode 2 montre que ce règlement sous-estime le comportement différé de tous les bétons étudiés.

R-068 RETRAIT ET FISSURATION AU JEUNE ÂGE DE BÉTON AUTOPLAÇANT RENFORCÉS DES FIBRES DE PALMIER DATTIER EN ENVIRONNEMENT SAHARIEN CHAUD ET SEC

Tue, 30 Oct 2018 00:00:00 +0100

Les bétons autoplaçants (BAP) sont des matériaux relativement nouveaux, mais sont exposés au même titre que les bétons vibrés aux risques de retrait au jeune age et à la fissuration précoce qui accompagnent généralement la prise et le durcissement des bétons cimentaires, en environnement chaud et sec (cas du Sahara en Algérie) en particulier. L'idée d'introduire les fibres dans les bétons n'est pas nouvelle même dans les bétons autoplaçants, Cependant l'originalité de ce travail consiste au renfort des BAP par des fibres végétales, constituées par les déchets de palmier dattier. En effet les fibres de palmier dattier appelées localement (Life) ont beaucoup d'avantages en comparaison avec les fibres synthétiques de polypropylène par exemple. Ces avantages sont: leur origine naturelle et par conséquent renouvelables, biodégradables, sous produits local et nécessitant peu d'ènergie pour leur transformation. Les fibres de palmier dattier ont des caractéristiques mécaniques intéressantes, leur résistance en traction et leur module d'élasticité sont respectivement de l'ordre de 300 MPa et 3,5 GPa.C'est à partir de ces caractéristiques que l'idée d'utiliser la fibre de palmier comme renfort dans les BAP pour apporter une amélioration par rapport au problème de retrait au jeune age et à la fissuration précoce qui constituent deux éléments préjudiciables compromettant la durabilité du béton. A cet effet cinq formulations de BAP ont été utilisées avec des dosages en fibres variables de 0 - 0,1 et 0,2 (%) et deux longueurs de 1 à 2 (cm). Les mesures de retrait ont été réalisés dés la mise en place du béton en reliant la partie libre des éprouvettes prismatiques à un capteur de déformation avec enregistrement automatique jusqu'à 24 heures. Alors que l'estimation de la fissuration a été réalisée par des mesures des longueurs et largeurs des fissures sur les éprouvettes (sous forme de petites dalles non armées). Les résultats obtenus sont encourageant dans la mesure où l'emploi des fibres depalmier dattierdans les BAP a permis d'apporter une amélioration notable aussi bien du retrait que la fissuration.

R-070 TERRE COULÉE STABILISÉE PAR ACTIVATION ALCALINE : ÉTUDE DES PHÉNOMÈNES PHYSICO-CHIMIQUES ET DE LEURS IMPACTS SUR LES PROPRIÉTÉS D’USAGE

Tue, 30 Oct 2018 00:00:00 +0100

L’avantage principal de la construction en terre réside dans sa capacité à limiter et réguler les échanges de chaleur et d’humidité avec le milieu extérieur, notamment grâce à sa capacité à échanger de l’eau, sous forme liquide ou gazeuse. Cependant, les argiles forment un liant de faible qualité et instable, il est donc nécessaire de les stabiliser en ajoutant un liant plus résistant, tel que le ciment, matière première à fort impact environnemental. La stabilisation de la terre par activation alcaline est une alternative technique qui permet d’améliorer les propriétés mécaniques du béton de terre, sa tenue à l’eau et sa mise en œuvre tout en maintenant son intérêt écologique. Le matériau source alcali-activé utilisé est un laitier de haut fourneau granulé. Dans cette étude, les propriétés rhéologiques et mécaniques de deux terres différentes sont étudiées en présence de différentes solutions activantes d’hydroxyde de sodium obtenues à différentes concentrations en NaOH afin de déterminer l’impact du milieu alcalin sur le comportement des terres, et notamment sur leur faction fine. Les terres stabilisées au laitier sont ensuite caractérisées par leur résistance mécanique en compression ainsi que par analyse au microscope électronique à balayage. Bien que les résistances mécaniques obtenues restent faibles, de l’ordre de 1,5 MPa, une première analogie entre composition minéralogique de la terre et comportement rhéo-mécanique peut être esquissée.

R-074 ÉTUDE DES POTENTIALITÉS DES CIMENTS SULFO-ALUMINEUX POUR INHIBER LA RÉACTION ALCALI-SILICE

Tue, 30 Oct 2018 00:00:00 +0100

La Réaction Alcali-Silice (RAS) est une des pathologies qui affecte la durabilité du béton. Le résultat de cette réaction est le gonflement du béton. À ce jour, l’essentiel des travaux concernant la RAS reposent sur l’utilisation du ciment Portland (OPC). L’objectif de cette étude est de voir si le ciment sulfoalumineux (CSA) peut être une alternative à l’OPC lors de l’utilisation des granulats réactifs. Le ciment CSA est connu pour sa faible teneur en alcalins et son pH plus faible que celui de l’OPC dans la solution interstitielle de sa matrice cimentaire. Ces deux caractéristiques sont connues pour influencer la RAS. Dans ce but, un granulat réactif qu’est le silex a été utilisé dans cette étude pour initier le phénomène de la RAS avec deux types de ciment : le ciment Portland CEMI 52,5 de Holcim et le ciment sulfoalumineux Alpenat de Vicat. Les alcalins ont été ajoutés dans la solution de gâchage par un dopage NaOH ou NaCl. Six mortiers ont été confectionnés : deux références formées à partir du ciment CSA ou d’OPC et sans ajout de quantités supplémentaires d’alcalins alors que les quatre autres mortiers (à base d’OPC ou CSA) sont dopés soit avec NaOH soit NaCl. Les résultats sur les mortiers de référence montrent qu’aucune expansion/altération n’est détectée durant la durée du test de 140 jours. Le test de RAS sur le mortier à base de CSA est applicable avec NaCl et non pas avec NaOH. Le changement de la source d’alcalins (NaOH ou NaCl) - tout en gardant le même pourcentage de Na2Oeq dans les mortiers à base de l’OPC n’a pas un effet considérable sur l’expansion. Les mesures d’expansion des mortiers dopés en alcalins, montrent que l’utilisation du ciment CSA réduit par sept la valeur d’expansion par rapport à l’OPC. Les analyses de microstructures montrent que la fréquence des altérations, dues à la RAS, est beaucoup moins importante dans les mortiers avec le CSA qu’avec l’OPC.