These de doctorant
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5. Conclusion du chapitreA travers ce chapitre, on a compris un peu tous les paramètres qui concernent le comportement rhéologique et les mécanismes de structuration de la pâte. On se perçoit que la pâte de ciment est une structure floculée qui va influencer importante sur le comportement rhéologique de la pâte. En outre, la structure de la pâte de ciment est évolutive à cause de l'hydratation des grains de ciment dans la suspension, donc il ne faut pas oublier le phénomène chimique lors d'étudier le comportement rhéologique des suspensions cimentaires. Au niveau du béton, d’un point de vue physique, les bétons peuvent être considérés comme des suspensions de grains de différentes tailles dans un fluide. Les régimes d’écoulements rhéologiques de telles suspensions sont liés à des interactions interparticulaires. Ces dernières sont souvent complexes du fait de l’utilisation de plus en plus croissante de substituant (adjuvant, fillers,…) dont l’affinité avec les particules de ciment est pour l’heure mal définie. Ces ajouts ont été à l’origine utilisés pour la formulation de bétons répondant à certaines conditions de mise en œuvre. La première difficulté pour caractériser les bétons fluides, provient du fait que le béton est un matériau multi-échelles contenant plusieurs ensembles fluides qui interagissent :
Pour apporter une compréhension de l’écoulement de ce milieu hétérogène sous l’angle de la physique et de la mécanique, il est nécessaire de mettre en œuvre une méthode de changement d’échelle. Cette dernière est basée sur l’identification de certaines propriétés macroscopiques du béton modélisé comme un milieu continu à partir d’une description du comportement de la pâte (mélange eau + viscosant + superplastifiant + ciment + fines) et des caractéristiques des granulats. Une approche de ce type complète la caractérisation expérimentale du comportement du matériau en fournissant un complément ou un guide pour l’élaboration et l’identification des lois de comportement. Une seconde difficulté consiste en l’évaluation des capacités de « résistance à la ségrégation » du béton fluide. Pour ce point, il est fondamental de mettre en œuvre un raisonnement d’homogénéisation comme en calcul à la rupture. Ceci permet de caractériser les capacités de résistance macroscopique d’un matériau homogène à partir de la description de ses capacités de résistance à l’échelle microscopique dans le cas périodique. Il est donc possible de rechercher à quantifier les capacités de résistance du béton frais dans un modèle de milieu continue à partir d’une description géométrique des grains (considérés infiniment résistants et indéformables) et des caractéristiques mécaniques de la pâte (résistance à l’écoulement en particulier). Cette revue bibliographie permet de dégager des problématiques importantes concernant la formulation, l’écoulement et le comportement rhéologique des bétons autoplaçant.
La partie 2 s’inscrit donc dans cette optique. Reférence: [1] Okamura H., Ouchi M., "Self-Compacting Concrete. Development, present use and future", Proceedings of the First International RILEM Symposium on S-Compacting Concrete, Stockholm, Suède pp. 3-14, 1999. [2] Taylor H. F. W.,(1990 et 1997) "Cement Chimetry", 2eme edition, Edition Thomas Telford, Londres. [3] Vernet C., Cadoret G., (1992) "Les B.H.P., caractéristiques, durabilité, applications.", Presses de l'E.N.P.C, Paris, pp.115-128. [4] Brunauer, S., and Greenberg, S.A.,(1960) "The Hydration of Tricalcium Silicate and B-Dicalcium Silicate at Room Temperature", Paper III-1., Proceedings of the 4th Int'l. Symposium on the Chemistry of Cement, Washington, D.C., Vol. 1, 135-165. [5] Wang Lan and F.P.Glasser, (1996) "Hydration of calcium sulfoaluminate cements", Adv. Cem. Res. 8 127-134. [6] Evju, C. and Hansen, S. 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FIG. 1 1 : Schéma de la vitesse de cisaillement 17 FIG. 1 2 : Schéma glissement des couches 17 FIG. 1 3 : La rhéogrammes des types de comportement rhéologique 20 FIG. 1 4: Le corps thixotropique 22 FIG. 1 5: Retrouvé le comportement avant toute charge 23 FIG. 1 6: La variation de la viscosité en fonction du temps d’un système thixotropique sous l’influence d’une contrainte de cisaillement maintenue constante 24 FIG. 1 7: Rhéogramme d’un système présentant une antithixotropie 25 FIG. 1 8: Modèle Herschel-Bulkley en variant c et τo 27 FIG. 1 9: Rupture des US sous cisaillement et rhéofluidication des suspensions 29 FIG. 2 10: Evolution schématique de la quantité de chaleur dégagée lors de l’hydratation [Taylor 1997] 40 FIG. 2 11: Période de début du gâchage [Vernet et Cadoret 1992] 41 FIG. 2 12: Période dormant [Vernet et Cadoret 1992] 41 FIG. 2 13: Période de prise [Vernet et Cadoret 1992] 41 FIG. 2 14: Période de durcissement [Vernet et Cadoret 1992] 42 FIG. 2 15: Période de ralentissement [Vernet et Cadoret 1992] 42 FIG. 2 16: Electron Micrograph : CSH, Ettringite & Calcium Hydroxide in cements 44 FIG. 2 17: (a) ettringite crystals et (b) gypsum twin crystals [6] 45 FIG. 2 18: Cristal de portlandite (G x 500) et Cristaux de calcite tapissant un cristal de portlandite (G x 1000) - [Cliché LERM] 46 FIG. 2 19: Schéma de la force de Van der Waal et de répulsion entre deux atomes 52 FIG. 2 20: Schéma de l’énergie potentielle en fonction de la distance r 53 FIG. 2 21: Energie entre deux faces parallèles attractives 55 FIG. 2 22: Energie entre deux faces parallèles répulsives 56 FIG. 2 23: Energie entre deux faces parallèles 56 FIG. 2 24: Schéma de la structure floculent de la pâte de ciment 57 FIG. 2 25: Modèle destructure par cisaillement de la pâte de ciment 59 FIG. 2 26. Effet déstructurant du malaxage et recomposition structurelle au repos [KHAYAT, 2002][21] 60 FIG. 2 27. Effet de C3A et de SO3 sur le seuil [SUHR, 1991] [25] 61 FIG. 2 28. Effet de l’air occlus sur les grandeurs rhéologiques (g et h) sur trois bétons [KHAYAT, 2002] [21] 63 FIG. 2 29. Effet de la température sur l’accroissement de la viscosité plastique (noté ici ct) sur bétons non adjuvantés [MURATA et KUKOKAWA., 1997] [20] 64 FIG. 2 30. Effet de la température sur l’accroissement de g et h sur bétons faiblement adjuvantes [GOLASZEWKI et SZWABOWSKI, 2003] [27] 64 FIG. 2 31. Variation de g et h avec le temps sur bétons faiblement fluidifiés composés de différents liants à 20°C [GOLASZEWKI et SZWABOWSKI, 2003] [27] 65 FIG. 2 32: Interaction entre l’eau et les polysaccharides (d’après [Hasni 1999]) 68 FIG. 2 33: Phénomène de blocage des granulats au droit d’un obstacle. 75 FIG. 2 34: Formulations d’un BSI®/CERACEM (à gauche) et du Ductal® (à droite). 76 FIG. 2 35: Défloculation des grains de ciment par l’adjuvant organique. 77 FIG. 2 36: Mode d’action des réducteurs d’eau sur le ciment. 77 FIG. 2 37: Théorie DLVO – forces de coeur dur, de Van der Waals et de double couche électrique. 78 FIG. 2 38: Double couche de Gouy et Chapman. ψs est le potentiel à la surface de la particule et ψH est le potentiel du plan où la couche diffuse commence 79 FIG. 2 39: La « bonne » image de la cohésion du ciment. 79 FIG. 2 40: schéma général de la molécule des polyélectrolytes. 80 FIG. 2 41: Représentation schématique des polymères : 80 FIG. 2 42: Schéma général des co-polymères. 81 FIG. 2 43: Représentation schématique de la formule de polycarboxylate (PC) [Hasni 99]. 81 FIG. 2 44: Représentation schématique de la force entre deux surfaces avec des copolymères en peigne adsorbés en fonction de la distance de séparation [Flatt 2004]. 81 FIG. 2 45: Schéma des forces exercées entre un ensemble de particules de ciment sur lesquels sont adsorbés des copolymères de polycarboxylates avec des chaînes PEO [Li, 2004]. 82 FIG. 2 46: Schéma général des phosphonates (gauche) et des di-phosphonates (droite). 82 FIG. 2 47: Illustration de l’explication du long maintien d’ouvrabilité en présence de co-polymères avec des chaînes polyethylène oxydes [Sakai et Daimon 1997]. 83 FIG. 2 48: Réactivité du ciment – formation de la phase organo-minérale [Flatt, 2001]. 83 FIG. 2 49: Représentation schématique de l’effet de la teneur en sulfates dans le ciment [Flatt 2001] 84 FIG. 2 50: Illustration de la précipitation de la phase organo-minérale, dans le cas de l’addition directe du superplastifiant et celle de l’addition retardée [Flatt 2001]. 85 FIG. 2 51: Relation entre dosage en carbone et maniabilité [De Larrard, 1986]. 88 FIG. 2 52: Relation entre résistance et dosage en alcalins [De Larrard, 1986]. 88 Yüklə 490,58 Kb. 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