| Titre : | Contribution à l'étude de la durabilité et les performances des bétons autoplaçants (fibres végétales, milieu agressif, formulation, modélisation) |
| Auteurs : | Ahmed Abderraouf BELKADI, Auteur ; Abdelhamid Guettala, Auteur |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2018 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | fibres végétale,fibre polypropylène,béton autoplaçants fibrés,mortier pouzzolanique,durabilité |
| Résumé : |
Ces dernières années ont vu un regain d’intérêt pour, des fibres végétales. En effet, ces fibres peuvent représenter une alternative aux fibres traditionnelles utilisées dans les matériaux de construction, telles que les fibres polypropylènes. Le développement durable exige des matériaux respectueux de l’environnement donc des matériaux naturels. En ce sens, les fibres végétales utilisées comme renfort pour les matériaux cimentaires constituent une option très intéressante pour l’industrie de la construction.
Ainsi, notre travail de recherche se compose de deux parties. La première partie concerne l’étude de l’influence de la nature des fibres sur les caractéristiques à court et à long terme du béton autoplaçant. La seconde partie est dédiée à une approfondie sur l’effet des fibres végétales sur les mortiers à base de metakaolin. Dans la première partie sept mélanges de béton autoplaçant ont été confectionnés à base de 6 types de fibre de nature différente (chanvre, chènevotte, Palmier dattier, Alfa, Dis et polypropylène); les bétons sont testés à différents essais expérimentaux (Résistance à la compression, à la flexion, retrait, fluage, comportement au feu et attaque sulfatique). Dans la deuxième partie six mélanges de mortier à base de metakaolin ont été effectuées avec les mêmes fibres précédentes sauf le chènevotte. Ces fibres ont été préalablement traitées avec de l’hydroxyde de calcium. Le comportement des mortiers à base de ces différentes fibres a été étudié vis-à-vis de plusieurs phénomènes : conductivité thermique, carbonatation, cycle gèle-dégel et comportement à l’élévation de la température. Une analyse microstructurale a été realisée pour mieux comprendre ces phénomènes. Les résultats obtenus montrent que l’incorporation des fibres végétales comme renfort écologique dans les BAP présente des caractéristiques à l'état frais et à l'état durci comparable à celles d’un BAP témoin sans fibres. Dans cette étude on confirme que la réalisation des BAP avec fibres végétales est possible. Néanmoins, ces fibres doivent être préalablement traitées pour un meilleur comportement, notamment vis-à-vis de la durabilité. |
| Sommaire : |
Résumé
Introduction générale 1 Chapitre 1 Etat de l'art sur les bétons autoplaçants Introduction .......................................................................................................................... 19 1.1 Les caractéristiques des BAP à l’état frais ............................................................................ 19 1.2 .. Essais d'évaluation de la fluidité des BAP dans les milieux non confinés………… ….. 19 1.2.1 Essai d’étalement ...................................................................................................... 19 1.2.1.1 Essais V entonnoir .................................................................................................... 20 1.2.1.2 Essais d'évaluation de la capacité de remplissage des BAP dans les milieux confinés…..20 1.2.2 Boîte en L ................................................................................................................. 20 1.2.2.1 Essai d’écoulement à l’anneau (j-ring) (EN 12350-12) ............................................. 21 1.2.2.2 Stabilité au tamis (NF EN 12350-11) ........................................................................ 21 1.2.2.3 Formulation des BAP ........................................................................................................... 22 1.3 .. Analyse des différentes méthodes de formulation………………………………………23 1.3.1 Caractérisation des BAP à l'état durci ................................................................................... 24 1.4 Les performances mécaniques …….. ………………………………………………….. 24 1.4.1 Déformation différée ........................................................................................................ 25 1.4.2 Déformation physico-chimique (retrait).................................................................... 25 1.4.2.1 Déformation différé d'origine mécanique : le fluage ................................................. 26 1.4.2.2 La porosité ........................................................................................................................ 27 1.4.3 Comportement à l’élévation de la température ................................................................. 28 1.4.4 L'attaque sulfatique externe (ASE) ................................................................................... 28 1.4.5 Mécanismes généraux de la dégradation des bétons attaqués par les sulfates externes1.4.5.1 ………………………………………………………………………………............29 L'attaque sulfatique externe aux bétons autoplaçants ................................................ 30 1.4.5.2 Conclusion ............................................................................................................................ 30 1.5 2 Chapitre 2 : Effet de différentes natures de fibre sur les propriétés des matériaux cimentaires (béton autoplaçant, mortier) Généralité sur les fibres ........................................................................................................ 33 2.1 Différents types de fibres utilisés pour le renforcement des bétons ............................. 33 2.1.1 Caractéristiques et propriétés des fibres ....................................................................... 33 2.1.2 Domaines d’application des bétons fibrés .................................................................... 33 2.1.3 Bétons fibrés ......................................................................................................................... 34 2.2 Définition..................................................................................................................... 34 2.2.1 Fonctionnement des fibres dans les bétons autoplacants ............................................. 34 2.2.2 IV Influence des fibres sur les bétons autoplaçants à l’état frais .................................... 34 2.2.2.1 Influence des fibres sur le comportement des bétons à l'état durci ............................ 36 2.2.2.2 Les performances mécaniques ...................................................................................... 36 Déformation différée (retrait et fluage) ......................................................................... 36 Durabilité .................................................................................................................. 37 2.2.2.3 Propriétés de transfères ................................................................................................. 37 Comportement sous élévation de la température .......................................................... 38 Conclusion ............................................................................................................................ 38 2.3 Les fibres végétales .............................................................................................................. 39 2.4 Introduction ..................................................................................................................... 39 2.4.1 Type de fibres végétales .................................................................................................. 39 2.4.2 Effets des fibres végétales sur le comportement des matériaux cimentaires ................... 41 2.4.3 Durabilité des fibres végétales dans les matériaux cimentaires : ..................................... 43 2.4.4 Modification de la matrice ........................................................................................ 43 2.4.4.1 Modification au niveau de la fibre ............................................................................ 44 2.4.4.2 Conclusion ............................................................................................................................ 44 2.5 3 Chapitre 3: Caractérisation des matériaux de base et méthodologie d'essais Introduction .......................................................................................................................... 46 3.1 Granulats .............................................................................................................................. 46 3.2 Analyse granulométrique ................................................................................................ 46 3.2.1 Coefficient d’aplatissement NF EN 933-3 ...................................................................... 47 3.2.2 Masse volumique absolue et apparente des granulats ..................................................... 48 3.2.3 Résistance des granulats ................................................................................................. 49 3.2.4 Ciment ................................................................................................................................. 49 3.3 Additions minérales .............................................................................................................. 49 3.4 Les adjuvants (super plastifiant) ........................................................................................... 50 3.5 Eau de gâchage ..................................................................................................................... 50 3.6 Fibres ................................................................................................................................... 50 3.7 Propriétés des fibres ....................................................................................................... 50 3.7.1 Définition .................................................................................................................. 50 3.7.1.1 Résistance à la traction ............................................................................................. 52 3.7.1.2 Analyse thermogravimétrique (ATG) des fibres végétales ....................................... 53 3.7.1.3 Analyse des fibres par infrarouge ............................................................................. 54 3.7.1.4 Traitement des fibres ................................................................................................ 54 3.7.1.5 Formulation .......................................................................................................................... 55 3.8 Formulation des BAP ................................................................................................... 55 3.8.1 Méthode de formulation LCPC (BETONLAB pro) .................................................. 55 3.8.1.1 V La composition retenue ............................................................................................. 56 3.8.1.2 Formulation des mortiers ............................................................................................... 57 3.8.2 Essais de caractérisations ...................................................................................................... 57 3.9 Essais de caractérisations des BAP .............................................................................. 57 3.9.1 Caractérisation à l’état frais ...................................................................................... 57 3.9.1.1 Caractérisation à l’état durci ..................................................................................... 58 3.9.1.2 Essai de compression .................................................................................................... 58 Essai de flexion ............................................................................................................. 58 Détermination de module de Young (E) ( NF EN 1352)............................................... 59 Variations dimensionnelle et pondérale ........................................................................ 59 Fluage ........................................................................................................................... 60 Comportement vis-à-vis de l’élévation de température ................................................. 61 Attaque sulfatique ......................................................................................................... 62 Porosité capillaire ......................................................................................................... 63 Essais de caractérisation des mortiers .......................................................................... 64 3.9.2 Préparation des échantillons ..................................................................................... 64 3.9.2.1 Résistance à la compression et à la flexion ............................................................... 64 3.9.2.2 Perméabilité au gaz ( NF EN 18-463) ....................................................................... 65 3.9.2.3 Porosité accessible à l’eau et densité ........................................................................ 66 3.9.2.4 La vitesse de l’ultrason: ............................................................................................ 67 3.9.2.5 Carbonatation ........................................................................................................... 68 3.9.2.6 Cycle gel-dégel (NF P18-425) .................................................................................. 68 3.9.2.7 Conductivité thermique............................................................................................. 69 3.9.2.8 Essai de température ................................................................................................. 69 3.9.2.9 Microstructure ...................................................................................................... 70 3.9.2.10 Analyse par microscope électronique à balayage (MEB) .............................................. 70 Analyse thermogravimétrique ....................................................................................... 71 Conclusion ............................................................................................................................ 72 3.10 4 Chapitre 4 Les propriétés des BAP avec des fibres végétales à l’état durci Performances mécaniques .................................................................................................... 74 4.1 Résistances à la compression et à la flexion................................................................... 74 4.1.1 Module d'élasticité ......................................................................................................... 75 4.1.2 Confrontation avec les codes et les modèles .................................................................. 75 4.1.3 Analyse et discussion ..................................................................................................... 76 4.1.4 Comportement différé .................................................................................................... 77 4.1.5 Retrait endogène ....................................................................................................... 77 4.1.5.1 Retrait total ............................................................................................................... 78 4.1.5.2 VI Relation entre perte poids et retrait total ................................................................... 80 4.1.5.3 Retrait de séchage ..................................................................................................... 81 4.1.5.4 L'expansion dans l'eau .............................................................................................. 81 4.1.5.5 Fluage propre ............................................................................................................ 82 4.1.5.6 Fluage total ............................................................................................................... 84 4.1.5.7 Coefficient de fluage ................................................................................................. 85 4.1.5.8 Fluage de dessiccation ............................................................................................. 85 4.1.5.9 Flèche instantanée selon le mode de conservation ................................................ 86 4.1.5.10 Recouvrance ......................................................................................................... 87 4.1.5.11 Relation entre les caractéristiques mécaniques et le fluage de béton: ................... 89 4.1.5.12 Conclusion ................................................................................................................... 89 4.1.6 Comportement vis-à-vis de la durabilité ............................................................................... 90 4.2 Comportement au feu .................................................................................................. 90 4.2.1 Résistance à la compression résiduelle ..................................................................... 90 4.2.1.1 Résistance à la flexion résiduelle .............................................................................. 92 4.2.1.2 Vitesse d'impulsion ................................................................................................... 92 4.2.1.3 Perte en poids ........................................................................................................... 93 4.2.1.4 Observation visuelle après traitement thermique ...................................................... 94 4.2.1.5 Analyse thermogravimétrie et différentielle thermique ................................................. 95 Conclusion ................................................................................................................ 95 4.2.1.6 Porosité capillaire ......................................................................................................... 96 4.2.2 Attaque sulfatique ......................................................................................................... 96 4.2.3 Résistance à la compression...................................................................................... 96 4.2.3.1 Résistance à la flexion .............................................................................................. 97 4.2.3.2 Variation dimensionnelle et pondérale ...................................................................... 98 4.2.3.3 Vitesse d'impulsion ................................................................................................. 100 4.2.3.4 Conclusion .......................................................................................................................... 101 4.3 5 Chapitre 5 Etude des propriétés et la durabilité des mortiers pouzzolanique contiennent des fibres végétales. Introduction ........................................................................................................................ 103 5.1 Performances mécaniques .................................................................................................. 103 5.2 Résistance à la compression....................................................................................... 103 5.2.1 Résistance à la flexion ............................................................................................... 104 5.2.2 Capacité de déformation ............................................................................................ 106 5.2.3 Propriétés de transfère ........................................................................................................ 106 5.3 Conductivité thermique .............................................................................................. 106 5.3.1 Porosité accessible à l’eau .......................................................................................... 107 5.3.2 VII Densité ........................................................................................................................ 108 5.3.3 Perméabilité à gaz ...................................................................................................... 109 5.3.4 Module dynamique ...................................................................................................... 109 5.3.5 Durabilité des mortiers ....................................................................................................... 110 5.4 Carbonatation .............................................................................................................. 110 5.4.1 Profondeur de carbonatation ................................................................................... 110 5.4.1.1 Evolution de la masse des mortiers carbonatés ....................................................... 111 5.4.1.2 Porosité ................................................................................................................... 112 5.4.1.3 Analyse thermogravimétrique ................................................................................. 113 5.4.1.4 Observation au MEB .............................................................................................. 115 5.4.1.5 Conclusion .............................................................................................................. 117 5.4.1.6 Cycle gel dégel ............................................................................................................ 118 5.4.2 Observation par microscope optique ....................................................................... 118 5.4.2.1 Performance mécaniques ........................................................................................ 120 5.4.2.2 Vitesse d’impulsion ................................................................................................ 121 5.4.2.3 Porosité accessible à l’eau ...................................................................................... 122 5.4.2.4 Conductivité thermique........................................................................................... 123 5.4.2.5 Comportement au feu ................................................................................................. 123 5.4.3 Observation microscope optique après traitement thermique .................................. 123 5.4.3.1 Performances mécaniques ...................................................................................... 124 5.4.3.2 Résistance à la compression résiduelle ....................................................................... 124 Résistance à la flexion résiduelle ................................................................................ 126 Vitesse d'impulsion résiduelle .................................................................................... 128 Endommagement ........................................................................................................ 129 Module d’élasticité dynamique ................................................................................... 130 Porosité accessible à l’eau ...................................................................................... 131 5.4.3.3 Densité .................................................................................................................... 131 5.4.3.4 Conductivité thermique........................................................................................... 132 5.4.3.5 Relation entre la conductivité et différentes caractéristiques .................................. 134 5.4.3.6 Analyse thermogravimétrique ................................................................................. 135 5.4.3.7 Observation par MEB ............................................................................................. 136 5.4.3.8 Conclusion .......................................................................................................................... 140 5.5 Conclusion générale ………………………………………………………………………………….142 Références bibliographiques………...………………………………………………………….…….144 VIII |
| Type de document : | Thése doctorat |
Disponibilité (1)
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| TH/0933 | Livre | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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