Partie I : La Bibliographie
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Partie I : La Bibliographie Partie I : La Bibliographie Error: Reference source not found 1. Chapitre 1 : Conception de base de la rhéologie Error: Reference source not found 1. Introduction Error: Reference source not found 2. Conception de base de la rhéologie Error: Reference source not found 2.1. Equation générales Error: Reference source not found 2.2. Concentration volumique solide Ô Error: Reference source not found 2.3. Indice des vides, porosité Error: Reference source not found 2.4. Contrainte de cisaillement ô [Pa] Error: Reference source not found 2.5. Vitesse de cisaillement µ § [s-1] Error: Reference source not found 2.6. Viscosité dynamique ì [Pa.s] Error: Reference source not found 2.7. Seuil de cisaillement ôo [Pa] Error: Reference source not found 2.8. Le coefficient de consolidation Cv [m2/s] Error: Reference source not found 2.9. La perméabilité k [m/s] Error: Reference source not found 3. Comportements rhéologiques Error: Reference source not found 3.1. Lois de comportement rhéologique Error: Reference source not found 3.1.1 Fluides visqueux Error: Reference source not found 3.1.2 Fluides viscoplastiques Error: Reference source not found 3.1.3 Fluides plastiques parfaits Error: Reference source not found 3.2 La thixotropie et antithixotropie Error: Reference source not found 3.2.1 La Thixotropie Error: Reference source not found 3.2.2 L’Antithixotropie Error: Reference source not found 3.3 Modèle comportement rhéologique Error: Reference source not found 3.3.1 Fluides visqueux Error: Reference source not found 3.3.2 Fluides viscoplastiques Error: Reference source not found 3.4 Modèle structuraux : Error: Reference source not found 3.5 Structuration-destructuration: Error: Reference source not found 4. Conclusion du chapitre Error: Reference source not found 2. Chapitre2 : Les bétons Auto-plaçants (B@P) Error: Reference source not found 1. Introduction Error: Reference source not found 2. La structure des suspension de ciment Error: Reference source not found 2.1 Microstructure de la pâte de ciment Error: Reference source not found 2.1.1 Les ciments hydraté Error: Reference source not found 2.1.2 Les hydrates de la pâte de ciment Error: Reference source not found 2.2 Bilans des forces des suspensions: Error: Reference source not found 2.2.1 Interactions interparticuliaires Error: Reference source not found 2.2.2 Interactions colloïdales Error: Reference source not found 2.2.3 Forces hydrodynamiques Error: Reference source not found 2.2.4 Forces de contact Error: Reference source not found 2.3 Modèle du grain unique Error: Reference source not found 2.3.1 La surface du grain unique Error: Reference source not found 2.3.2 L'eau au voisinage du grain Error: Reference source not found 2.4 Les interations entre deux grains dans l'eau Error: Reference source not found 2.4.1 La gravité Error: Reference source not found 2.4.2 Attraction et répulsion électrostatiques Error: Reference source not found 2.4.3 Attraction et répulsion non-electriques Error: Reference source not found 2.4.4 Les conséquences sur une suspension de grain sphériques Error: Reference source not found 2.5 La structure des pâtes de ciments Error: Reference source not found 2.5.1 L'etat de floculent des pâtes de ciment Error: Reference source not found 2.5.2 L'etat dispersé des pâtes de ciment Error: Reference source not found 2.6 Les paramètres influant sur les mesures rhéologiques des pâtes Error: Reference source not found 2.6.1 Introduction Error: Reference source not found 2.6.2 Effet du malaxage Error: Reference source not found 2.6.3 Effet de la vibration Error: Reference source not found 2.6.4 Effet des ajouts Error: Reference source not found 2.6.5 Effet de la composition chimique du ciment Error: Reference source not found 2.6.6 Effet de la surface spécifique du ciment Error: Reference source not found 2.6.7 Effet d’une augmentation de la teneur en eau Error: Reference source not found 2.6.8 Effet de l’ajout d’un agent de viscosité Error: Reference source not found 2.6.9 Effet de l’air occlus Error: Reference source not found 2.6.10 Effet de la température Error: Reference source not found 2.6.11 Effet du temps Error: Reference source not found 3. Les bétons auto plaçants : Error: Reference source not found 3.1 Principes de formulation Error: Reference source not found 3.2 Formulation des bétons autoplaçants Error: Reference source not found 3.2.1 Particularités de la composition des bétons auto-plaçants Error: Reference source not found 3.2.2 Approche de Jean-Marie Geoffray Error: Reference source not found 3.2.3 Approche de l’INSA de Lyon Error: Reference source not found 3.2.4 Approche japonaise Error: Reference source not found 3.2.5 Approche suédoise (CBI) Error: Reference source not found 3.2.6 Approche LCPC Error: Reference source not found 3.2.7 Quelques formulations types Error: Reference source not found 3.3 Propriétés rhéologiques des bétons autoplaçants Error: Reference source not found 3.3.1 La relation entre la granulométrie et la demande en eau Error: Reference source not found 3.3.2 Granulométrie et développement des résistances Error: Reference source not found 3.3.3 La stabilité Error: Reference source not found 3.3.4 La résistance à la ségrégation Error: Reference source not found 3.4 Propriétés mécaniques et durabilité Error: Reference source not found 3.4.1 Propriétés mécaniques Error: Reference source not found 3.4.2 Durabilité Error: Reference source not found 4. Les adjuvants organiques et minéraux Error: Reference source not found 4.1 Les adjuvants organiques Error: Reference source not found 4.1.1 Mode d’action des superplastifiants Error: Reference source not found 4.1.2 La théorie DLVO Error: Reference source not found 4.1.3 L’effet électrostatique au voisinage de la particule de ciment Error: Reference source not found 4.1.4 La corrélation ionique Error: Reference source not found 4.1.5 Quelques adjuvants organiques Error: Reference source not found 4.2 Les ajouts minéraux (ou fillers) Error: Reference source not found 4.2.1 Généralités Error: Reference source not found 4.2.2 Les fillers calcaires Error: Reference source not found 4.2.3 La fumée de silice Error: Reference source not found 4.2.4 Cendres volantes Error: Reference source not found 4.2.5 Laitiers de hauts fourneaux Error: Reference source not found 5. Conclusion du chapitre Error: Reference source not found % --------------------------------------------------------------------- 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. % ---------------------------------------------------------------------% Partie I : La Bibliographie Error: Reference source not found 1. Chapitre 1 : Conception de base de la rhéologie Error: Reference source not found 1. Introduction Error: Reference source not found 2. Conception de base de la rhéologie Error: Reference source not found 2.1. Equation générales Error: Reference source not found 2.2. Concentration volumique solide Ô Error: Reference source not found 2.3. Indice des vides, porosité Error: Reference source not found 2.4. Contrainte de cisaillement ô [Pa] Error: Reference source not found 2.5. Vitesse de cisaillement µ § [s-1] Error: Reference source not found 2.6. Viscosité dynamique ì [Pa.s] Error: Reference source not found 2.7. Seuil de cisaillement ôo [Pa] Error: Reference source not found 2.8. Le coefficient de consolidation Cv [m2/s] Error: Reference source not found 2.9. La perméabilité k [m/s] Error: Reference source not found 3. Comportements rhéologiques Error: Reference source not found 3.1. Lois de comportement rhéologique Error: Reference source not found 3.1.1 Fluides visqueux Error: Reference source not found 3.1.2 Fluides viscoplastiques Error: Reference source not found 3.1.3 Fluides plastiques parfaits Error: Reference source not found 3.2 La thixotropie et antithixotropie Error: Reference source not found 3.2.1 La Thixotropie Error: Reference source not found 3.2.2 L’Antithixotropie Error: Reference source not found 3.3 Modèle comportement rhéologique Error: Reference source not found 3.3.1 Fluides visqueux Error: Reference source not found 3.3.2 Fluides viscoplastiques Error: Reference source not found 3.4 Modèle structuraux : Error: Reference source not found 3.5 Structuration-destructuration: Error: Reference source not found 4. Conclusion du chapitre Error: Reference source not found 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.
% --------------------------- Dans cette partie, on désire rappeler les bases de la science rhéologique, sans référence particulière au béton [1]. Il s'agit des équations analytiques, des définitions de bases des paramètres qui intervient sur le comportement rhéologiques ou bien des notions fondamentales de rhéologie... 2.1. Equation générales % ---------------------------------- La rhéologie est la science qui étudie la déformation et l'écoulement des matériaux sous l'influence des forces qui leurs sont appliquées. La déformation et l'écoulement sont en fait les conséquences des mouvements relatifs des particules d'un corps les unes par rapport aux autres. Dans le cadre des matériaux fluides, on s'intéresse plus particulièrement à leur écoulement. Généralement, en termes mécaniques, la grandeur cinématique correspondant à écoulement est le tenseur de gradient de vitesseµ §. En coordonnées cartésiennes, on suppose que la vitesse µ § d'un élément représentatif se situant à (x,y,z) à l'instant t est la suivant: µ § µ § s'écrit : µ § Une autre grandeur correspondant à la force appliquée à l'élément est le tenseur de contrainteµ §, exprimé sous la forme suivante : µ § Les équations d'équilibre s'écrivent : µ § où µ § f est le vecteur de force volumique, et ñ est la masse de volumique du matériau. Généralement, on connaît f. Il reste donc 10 inconnues dans l'équation (1-4) : óxx, óyy , ózz , ôxy , ôxz , ôyz , vx , vy , vz , ñ. L’écriture de la conservation de la masse fournit une équation supplémentaire: µ §
F(µ §,µ §) = 0 On définit la viscosité absolue ìabs par le rapport de la contrainte de cisaillement, divisé par le gradient de vitesse. Les fluides peuvent avoir des comportement regroupe les fluides qui s'écoulent à une vitesse proportionnel à la contrainte de cisaillement appliquée, même si cette dernière est infinitésimale. Ces fluides sont dits exclusivement visqueux. Parmi ces fluides, les plus simples sont certainement ceux de Newton, caractérisés par une relation slinéaire entre la contrainte de cisaillement ô et le gradient de vitesse µ § pour un écoulement unidimensionnel. Pour ces matériaux, la viscosité absolue est constante : ô = ìabs µ § ìabs est alors simplement appelée viscosité, et s’exprime en Pa.s. Il existe une autre catégorie de fluides, pour lesquels une contrainte minimale nécessaire afin de provoquer leur écoulement. Cette contrainte est appelée {seuil de cisaillement} ôo (en Pa). Les fluides de cette catégorie sont alors dits {viscoplastiques}. Parmi eux, les plus connus sont ceux de Bingham. La loi de comportement des fluides binghammiens s'écrit : ô = ôo + ì µ § où ì est la viscosité plastique (en Pa.s). Nous remarquons que les fluides newtoniens sont en fait un cas particulier des fluides binghamiens, pour lequel le seuil de cisaillement ôo est nul. Lorsque ôo est non nul, la viscosité absolue est différente de la viscosité plastique, et varie avec le gradient de vitesse. Afin de modéliser des comportements qui ne sont ni linéaire ni affines, de type {rhéoépaississant} ou {rhéofluidifiant}, un certain nombre de modèles les plus ou moins compliqués peuvent être trouvés dans la littérature. Nous en avons présenté quelques uns dans les prochains paragraphes. Prenons les fluides newtoniens, i.e. le cas plus simple; l'équation (1-7) est concrétisée par le six équations suivants : µ § où
En reportant les équations (1-10) à (1-4), nous obtenons les fameuses équations de Navier-Stockes: µ §
avec les opérateurs suivants : µ §
Vu la complexité de l'équation (1-12), on doit toujours simplifier le problème dans les cas particuliers. Par exemple, considérer que le mouvement du fluide est en {régime permanent} si l'écoulement change peu avec le temps; prendre le fluide comme incompressible si son volume varie très peu en cours d'écoulement, négliger les efforts d'inertie (les termes des membres de droite du système) pour le mouvement d'un sphère, etc. Malgré tout, il y a en fait très peu de problème d'écoulement pour lesquels on puisse trouver des solutions analytiques. 2.2. Concentration volumique solide Ô % --------------------------------- Le paramètre Ô est sans dimension, généralement exprimé en pour cent (%). Il représente le rapport du volume occupé par la phase solide au volume total du mélange. La concentration volumique solide Ô est l'une des principales caractéristiques physiques d'une suspension. Une autre caractéristique importante est la concentration d'empilement maximum (le parking) Ôm qui est la concentration volumique solide correspondant au volume maximum de particules solides que l'on peut placer dans le volume total : µ §
Avec la pâte de ciment additionnées de fines minérales, on relie la concentration volumique ƒÖ au rapport E/C (eau/ciment) ou E/L (eau/liant), où L représente le liant formé par le ciment et les additions minérales par les relation suivants [2]: En fonction de E/C : µ § avec µ § En fonction de E/L : µ § avec µ § Où p est le taux de substitution massique du ciment par un autre composant et ƒâc et ƒâa sont respectivement les densités du ciment et de l’addition. 2.3. Indice des vides, porosité % --------------------------------- L’indice des vides, noté e, est le rapport du volume des vides (Vv) au volume des grains solides (Vs). La porosité (ou appelée également pourcentage des vides), notée n, correspond au rapport du volume des vides au volume total (V) de l’échantillon. Ces deux paramètres sont reliés par les relations : µ §
Dans le cas des milieux saturés, l’indice des vides, la porosité et la teneur en eau sont reliés à la concentration volumique solide ƒÖ par : µ § n = 1 - ƒÖ µ § Où : ƒ×w = 10 kN/m3 est le poids volumique de l’eau ƒ×s : le poids volumique de la fraction solide 2.4. Contrainte de cisaillement ô [Pa] % --------------------------------- Au cours d'un mouvement laminaire de cisaillement, les « couches » sont animées d'un mouvement relatif les unes par rapport aux autres. Il en résulte l'apparition de contraintes ô, qui s'exercent tangentiellement à la surface de la couche [3]. Donc, on peut dire que la contrainte de cisaillement est la force que l'on exerce par unité de surface du fluide: ô = dF/dS où:
dS : surface élémentaire d'une couche cisaillée. dF : projection de la force de frottement tangentielle. 2.5. Vitesse de cisaillement µ § [s-1] % --------------------------------- Considérons un matériau comme un ensemble de couches moléculaires parallèles emprisonnées entre 2 plans parallèles de surface séparés d'une distance h. Un des plans est fixe, et le second est déplacé d'une distance dx à une vitesse constante de norme Vo. FIG. 1§ 1 : Schéma de la vitesse de cisaillement Sous l'effet de la force tangentielle, la première couche moléculaire se déplace à la même vitesse. Les couches inférieures vont se mouvoir dans la même direction mais avec des vitesses de plus en plus petites. Ils se créent un gradient de vitesse entre les deux plans. Le déplacement entre les deux plans est définie comme la déformation, symbole ã suivant la relation: ã = dx/dz La norme du gradient de vitesse constant dans tout l'échantillon est définie comme la vitesse de cisaillement Appelée également vitesse de déformation ou taux de cisaillement, il s'agit de la vitesse de déformation entre deux couches successives voisines du fluide cisaillé. Elle est souvent présentée comme étant la dérivée par rapport au temps de la déformation de cisaillement.
% --------------------------------- On considère idéalement un liquide au repos comme un ensemble de couches moléculaires parallèles. Soumise à une contrainte tangentielle, une des couches du liquide se déplace par rapport à celle qui lui est sous-jacente; en raison du frottement permanent sur les molécules de la seconde couche, le mouvement est transmis partiellement à cette dernière en même temps que la vitesse de déplacement de la première couche diminue. Cet effet de retard, provoqué par la friction interne des molécules de la couche sous-jacente sur celle de la couche supérieure, est appelé la viscosité. FIG. 1§ 2 : Schéma glissement des couches La viscosité est la résistance à l'écoulement d'un système soumis à une contrainte tangentielle. Le coefficient de viscosité est une grandeur physique qui joue un rôle essentiel dans la rhéologie des fluides. Sa connaissance suffit parfois à caractériser de façon précise le comportement rhéologie du matériau. On distingue différents types de viscosité (tangente, apparente). Dans notre étude, nous exploiterons principalement la viscosité apparente .Ce paramètre est défini par la relation suivant : µ § Viscosité cinématique : c’est le rapport de la viscosité dynamique à la masse volumique du fluide, ƒâƒnétant la densité du fluide, ƒÞƒnla viscosité cinétique. On définit la viscosité cinétique ƒÞƒnd’un fluide à partir de sa viscosité dynamique µ par la relation : µ § Elle correspond au temps qu’il faut à un fluide pour s’écouler dans un tube capillaire par la force de gravité. Son unité est le m2/s, mais on utilise plus fréquemment l’ancienne unité, le stockes (cm2/s) ou, en pratique, le centistokes (cSt), équivalent à 1 mm²/s. 2.7. Seuil de cisaillement ôo [Pa] % --------------------------------- Le seuil de cisaillement ôo est défini comme étant la contrainte de cisaillement minimum à atteindre pour qu'un fluide soumis à une déformation de cisaillement s'écoule. En dessous de cette valeur, ce dernier se comporte comme un pseudo-solide (pas de déformations permanentes) [4]. Il existe différentes méthodes pour mesurer le seuil de cisaillement, qui mènent parfois à des notions physiquement différentes.
2.8. Le coefficient de consolidation Cv [m2/s] % --------------------------------- Ce paramètre caractérise la cinétique de changement de volume d’une pâte sous l’effet d’un gradient de pression. Il se détermine à l’aide d’une essai oedométrique, par l’expression : µ § où : t50% est le temps mis par l’échantillon pour atteindre 50% de consolidation primaire et h correspond à la hauteur initiale de drainage. Ce paramètre retraduit l’aptitude à l’essorage statique du matériau. Il dépend de la teneur en eau de l’échantillon. Par exemple, une pâte de kaolin de teneur en eau 37%, possède un Cv de 3,16.10-6 m2/s [5] 2.9. La perméabilité k [m/s] % --------------------------------- Le coefficient de perméabilité d'un milieu constitué de particules caractérise son aptitude à filtrer de l'eau. Il dépend de ses propriétés physiques, de la dimension et de la forme de ses particules ainsi que de la teneur en eau. Darcy relie ce paramètre à la vitesse spécifique vsp et au gradient hydraulique (dh/dl) (avec h un équivalent de pression exprimée en hauteur de fluide) de l'écoulement d'un fluide à travers un milieu poreux par : Yüklə 334,27 Kb. Dostları ilə paylaş:
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