These de doctorant

Chapitre 1 : Conception de base de la rhéologie

Dans ce premier chapitre, je vais présenter quel que mot sur la bibliographie du mon travail. Il s'agit des équations analytiques, des définitions de bases des paramètres qui interviennent sur le comportement rhéologiques et des informations concernant sur la science de rhéologie.

1.Chapitre 1 : Conception de base de la rhéologie 10

1. Introduction 14

2. Conception de base de la rhéologie 14

2.1. Concentration volumique solide Ф 14

2.2. Indice des vides, porosité 15

2.3. Le coefficient de consolidation Cv [m2/s] 15

2.4. La perméabilité k [m/s] 15

2.5. Contrainte de cisaillement τ [Pa] 16

2.6. Vitesse de cisaillement [s-1] 16

2.7. Viscosité dynamique μ [Pa.s] 17

2.8. Seuil de cisaillement τo [Pa] 18

3. Comportements rhéologiques 19

3.1. Lois de comportement rhéologique 19

3.1.1 Fluides visqueux 20

3.1.2 Fluides viscoplastiques 21

3.1.3 Fluides plastiques parfaits 22

3.2 La thixotropie et antithixotropie 22

3.2.1 La Thixotropie 22

3.2.2 L’Antithixotropie 25

3.3 Modèle comportement rhéologique 25

3.3.1 Fluides visqueux 25

3.3.2 Fluides viscoplastiques 26

3.4 Modèle structuraux : 28

3.5 Structuration-destructuration: 28

4. Conclusion du chapitre 31

2.Chapitre2 : Les bétons Auto-plaçants (B@P) 34

1. Introduction 37

38

2. La structure des suspension de ciment 39

2.1 Microstructure de la pâte de ciment 40

2.1.1 Les ciments hydraté 40

2.1.2 Les hydrates de la pâte de ciment 43

2.2 Bilans des forces des suspensions: 47

2.2.1 Interactions interparticuliaires 47

2.2.2 Interactions colloïdales 47

2.2.3 Forces hydrodynamiques 48

2.2.4 Forces de contact 48

2.3 Modèle du grain unique 48

2.3.1 La surface du grain unique 48

2.3.2 L'eau au voisinage du grain 49

2.4 Les interactions entre deux grains dans l'eau 52

2.4.1 La gravité 52

2.4.2 Attraction et répulsion électrostatiques 53

2.4.3 Attraction et répulsion non-electriques 54

2.4.4 Les conséquences sur une suspension de grain sphériques 54

2.5 La structure des pâtes de ciments 57

2.5.1 L'état de floculent des pâtes de ciment 57

2.5.2 L'état dispersé des pâtes de ciment 58

2.6 Les paramètres influant sur les mesures rhéologiques des pâtes 59

2.6.1 Introduction 59

2.6.2 Effet du malaxage 59

2.6.3 Effet de la vibration 60

2.6.4 Effet des ajouts 60

2.6.5 Effet de la composition chimique du ciment 60

2.6.6 Effet de la surface spécifique du ciment 61

2.6.7 Effet d’une augmentation de la teneur en eau 61

2.6.8 Effet de l’ajout d’un agent de viscosité 62

2.6.9 Effet de l’air occlus 62

2.6.10 Effet de la température 63

2.6.11 Effet du temps 64

3.1 Principes de formulation 66

3.2 Formulation des bétons autoplaçants 66

3.2.1 Particularités de la composition des bétons auto-plaçants 67

3.2.2 Approche de Jean-Marie Geoffray 69

3.2.3 Approche de l’INSA de Lyon 69

3.2.4 Approche japonaise 70

3.2.5 Approche suédoise (CBI) 71

3.2.6 Approche LCPC 71

3.2.7 Quelques formulations types 72

3.3Propriétés rhéologiques des bétons autoplaçants 73

3.3.1 La relation entre la granulométrie et la demande en eau 73

3.3.2 Granulométrie et développement des résistances 74

3.3.3 La stabilité 74

3.3.4 La résistance à la ségrégation 74

3.4 Propriétés mécaniques et durabilité 75

3.4.1 Propriétés mécaniques 75

3.4.2 Durabilité 76

4. Les adjuvants organiques et minéraux 77

4.1 Les adjuvants organiques 77

4.1.1 Mode d’action des superplastifiants 77

4.1.2 La théorie DLVO 78

4.1.3 L’effet électrostatique au voisinage de la particule de ciment 79

4.1.4 La corrélation ionique 79

4.1.5 Quelques adjuvants organiques 80

4.2 Les ajouts minéraux (ou fillers) 85

4.2.1 Généralités 85

4.2.2 Les fillers calcaires 86

4.2.3 La fumée de silice 86

4.2.4 Cendres volantes 88

4.2.5 Laitiers de hauts fourneaux 89

5. Conclusion du chapitre 89

1. Introduction

La rhéologie décrit les relations entre les contraintes et les déformations d’un élément de volume, comte tenu, le cas échéant, de leur dérivée par rapport au temps. La rhéologie est donc la science des déformations et de l’écoulement de la matière. Celle-ci se déforme quand on exerce sur elle une force, cette dernière changeant la forme et les dimensions de la matière. On dit qu’un élément est en écoulement si le degré de déformation change en fonction du temps. Le comportement rhéologique d’un élément de volume d’un corps est la manière dont ces déformations correspondent aux contraintes imposées sur ce corps. Le but de l’étude du comportement rhéologique d’un fluide est d’estimer le système de forces nécessaires pour causer une déformation spécifique, ou la prédiction des déformations causées par un système de force spécifiques.

Un fluide peut avoir un comportement plastique ou viscoplastique si l’écoulement n’intervient qu’une fois dépassé un certain seuil pour les contraintes. Si la vitesse d’écoulement est proportionnelle aux contraintes de cisaillement, on dit que le fluide est visqueux. En deçà de ce seuil, le fluide ne s’écoule pas mais peut, le cas échéant, se déformer de manière élastique.

La viscosité d’un fluide est la mesure de la résistance interne à tout écoulement due à la friction d’une couche par rapport à une autre : on doit appliquer une force sur une couche pour permettre le déplacement de celle-ci par rapport à une autre. La viscosité apparente d’un fluide, mesurée par l’intermédiaire d’un rhéomètre, tient compte de phénomènes microscopiques, mais exprime une grandeur macroscopique du fluide étudié.