| Titre : | DÉVELOPPEMENT DES BÉTONS AUTOPLAÇANTS À HAUTES PERFORMANCES : INFLUENCE DE LA COMPOSITION |
| Auteurs : | Brahim NÉCIRA, Auteur ; Abdelhamid Guettala, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2018 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | BAPHP – Fluidité – Déformabilité – Stabilité – Résistance – Sable de rivière – Sable de carrière – Sable de dune – Filler calcaire – Pouzzolane naturelle – Laitier granulé |
| Résumé : |
Le BAPHP est un béton très maniable qui peut remplir tous les coffrages sans aucune
vibration, tout en restant stable et garantissant de hautes résistances mécaniques. Sa formulation est critique aux termes des constituants et dosages, dont le sable approprié et un fort dosage en ciment sont indispensables. Cependant, l’Algérie souffre de l'épuisement des gisements naturels, ce qui nécessite la valorisation d’autres matériaux disponibles et moins couteux, qui pourraient apporter des solutions alternatives intéressantes. La présente thèse a pour objectif de développer une série de BAPHP à base de sable de carrière, sable de dune, filler calcaire, pouzzolane naturelle, et laitier granulé, tout en étudiant les effets de leur incorporation sur les paramètres de la maniabilité (fluidité, déformabilité et stabilité), ainsi que les résistances mécaniques (résistances à la compression à 7, 28 et 90 jours et résistance à la traction à 28 jours) de BAPHP. Les résultats obtenus prouvent que la substitution de sable de rivière par l’incorporation de sable de carrière, avec dosage modéré (≤40%), et de sable de dune, avec dosage faible (≤20%), ayant un effet positif sur la compacité, les propriétés rhéologiques et les résistances mécaniques du BAPHP. Également, en remplaçant le ciment par les additions minérales, les teneurs volumiques de 30% filler, 30% pouzzolane et 20% laitier offrent des meilleures propriétés rhéologiques tout en assurant des hautes résistances mécaniques du BAPHP. Ces résultats sont très intéressants aux aspects ; technologique, économique et environnemental. |
| Sommaire : |
OMMAIRE
REMERCIEMENTS ......................................................................................................... i RÉSUMÉ .......................................................................................................................... ii ABSTRACT .................................................................................................................... iii ملخص ............................................................................................................................ iv SOMMAIRE ..................................................................................................................... v LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................... ix LISTE DES FIGURES ..................................................................................................... x LISTE DES PHOTOS ................................................................................................... xiii INTRODUCTION GÉNÉRALE ............................................................... 1 CHAPITRE 1 : CONCEPT ET CARACTÉRISATION DE BAPHP ... 4 1.1 Introduction ...................................................................................................... 4 1.2 Concept de BAPHP .......................................................................................... 5 1.2.1 Cahier de charges ........................................................................................................... 5 1.2.2 Structure ......................................................................................................................... 6 1.3 Caractérisation à l’état frais .......................................................................... 10 1.3.1 Essais de fluidité .......................................................................................................... 11 1.3.1.1 Étalement au cône d’Abrams ..................................................................................................... 11 1.3.1.2 Écoulement à l’entonnoir en V .................................................................................................. 11 1.3.1.3 Boîte de LCPC ........................................................................................................................... 12 1.3.1.4 Orimet ....................................................................................................................................... 12 1.3.2 Essais de déformabilité ................................................................................................ 13 1.3.2.1 Boite en L ................................................................................................................................. 13 1.3.2.2 Écoulement à l’anneau .............................................................................................................. 14 1.3.2.3 Boite en U ................................................................................................................................. 15 1.3.2.4 Caisson de Kajima ..................................................................................................................... 15 1.3.3 Essais de stabilité ......................................................................................................... 16 1.3.3.1 Stabilité au tamis ....................................................................................................................... 16 1.3.3.2 Ségrégation à la colonne ............................................................................................................ 17 1.3.3.3 Pénétration au cylindre .............................................................................................................. 18 1.3.3.4 Tassement de surface ................................................................................................................. 19 1.3.4 Autres essais ................................................................................................................ 20 1.3.5 Discussion d’essais ...................................................................................................... 21 1.4 Comportement rhéologique ........................................................................... 21 1.4.1 Rhéomètre .................................................................................................................... 21 1.4.2 Propriétés rhéologiques................................................................................................ 22 1.5 Propriétés mécaniques ................................................................................... 23 1.5.1 Résistance à la compression ........................................................................................ 23 1.5.2 Résistance à la traction ................................................................................................ 24 Sommaire vi 1.5.3 Déformabilités ............................................................................................................. 24 1.6 Conclusion ....................................................................................................... 25 CHAPITRE 2 : REVUE DES MÉTHODES DE FORMULATION DES BAP-BAPHP ......................................................... 27 2.1 Introduction .................................................................................................... 27 2.2 Pratique de la formulation de BAPHP ......................................................... 28 2.3 Méthodes de formulation de BAP ................................................................. 28 2.3.1 Approche d’optimisation du mortier ............................................................................ 30 2.3.1.1 Méthode Japonaise de mortier optimisé .................................................................................... 30 2.3.1.2 Autres méthodes d’optimisation du mortier .............................................................................. 33 2.3.2 Approche d’optimisation de la pâte ............................................................................. 34 2.3.2.1 Méthode de critères de non blocage et de fluidité ..................................................................... 34 2.3.2.2 Autres méthodes d’optimisation de la pâte ................................................................................ 36 2.3.3 Approche d’optimisation du squelette granulaire ........................................................ 37 2.3.3.1 Méthode de modèle d’empilement compressible ...................................................................... 37 2.3.3.2 Autres méthodes d’optimisation du squelette granulaire ........................................................... 39 2.3.4 Approche d’optimisation de la résistance à la compression ........................................ 40 2.3.4.1 Méthode de critère de résistance................................................................................................ 41 2.3.4.2 Autres méthodes d’optimisation de la résistance à la compression ........................................... 42 2.3.5 Approche du plan d’expérience ................................................................................... 44 2.3.5.1 Méthode de plan factoriel .......................................................................................................... 44 2.3.5.2 Autres méthodes du plan d’expérience ...................................................................................... 45 2.4 Conclusion ....................................................................................................... 45 CHAPITRE 3 : INFLUENCE DE COMPOSITION SUR LES PROPRIÉTÉS DES BAP-BAPHP ............................... 47 3.1 Introduction .................................................................................................... 47 3.2 Incorporation des sables ................................................................................ 47 3.2.1 Incorporation du sable de carrière dans le BO ............................................................. 48 3.2.2 Incorporation du sable de dune dans le BO ................................................................. 49 3.2.3 Alternative de substituer le SR par le SC et le SD dans le BAP .................................. 50 2.3.1.1 Effets de combinaison des sables sur la composition ................................................................ 51 2.3.1.2 Effets de combinaison des sables sur la maniabilité .................................................................. 52 2.3.1.3 Effets de combinaison des sables sur les résistances mécaniques ............................................. 54 2.4 Incorporation des additions minérales ......................................................... 54 2.4.1 Valorisation des additions minérales locales ............................................................... 55 2.4.1.1 Filler calcaire ............................................................................................................................. 56 2.4.1.2 Pouzzolane naturelle .................................................................................................................. 57 2.4.1.3 Laitier granulé ........................................................................................................................... 58 2.4.2 Facteur d’efficacité des additions minérales ................................................................ 60 2.5 Conclusion ....................................................................................................... 61 Sommaire vii CHAPITRE 4 : MATÉRIAUX UTILISÉS ET ESSAIS RÉALISÉS .. 63 4.1 Introduction .................................................................................................... 63 4.2 Matériaux utilisés ........................................................................................... 63 4.2.1 Graviers....................................................................................................................... 63 4.2.2 Sables ........................................................................................................................... 64 4.2.3 Ciment......................................................................................................................... 66 4.2.4 Additions minérales ..................................................................................................... 68 4.2.5 Superplastifiant ............................................................................................................ 70 4.2.6 Eau de gâchage ............................................................................................................ 70 4.3 Essais réalisés .................................................................................................. 70 4.3.1 Essais des Compacités ................................................................................................. 71 4.3.1.1 Compacité lâche des granulats .................................................................................................. 71 4.3.1.2 Compacité serrée des granulats ................................................................................................. 71 4.3.1.3 Compacité des bétons frais ........................................................................................................ 72 4.3.2 Essais sur pâte et mortier ............................................................................................. 73 4.3.2.1 Étalement de pâte au mini-cône de Kantro ................................................................................ 73 4.3.2.2 Étalement de mortier au mini-cône de Haegermann .................................................................. 73 4.3.2.3 Écoulement de mortier au mini-entonnoir ................................................................................. 74 4.3.2.4 Résistance à la compression de mortier ..................................................................................... 75 4.3.3 Essais sur béton frais ................................................................................................... 75 4.3.3.1 Étalement au cône d’Abrams ..................................................................................................... 75 4.3.3.2 Écoulement à la boîte LCPC ..................................................................................................... 75 4.3.3.3 Boîte en L ................................................................................................................................. 76 4.3.3.4 Stabilité au tamis : ..................................................................................................................... 76 4.3.4 Essais sur béton durci .................................................................................................. 77 4.3.4.1 Résistance à la compression ...................................................................................................... 77 4.3.4.2 Résistance à la traction par flexion ............................................................................................ 78 4.4 Conclusion ....................................................................................................... 78 CHAPITRE 5 : EFFET DES SABLES SUR LES PROPRIÉTÉS CHAPITRE 5 : DE BAPHP ..................................................................... 79 5.1 Introduction .................................................................................................... 79 5.2 Compacités des granulats .............................................................................. 80 5.2.1 Compacités lâches et serrées des graviers ................................................................... 80 5.2.2 Compacité lâche des Sables ......................................................................................... 82 5.2.3 Compacité serrée des Sables ........................................................................................ 83 5.3 Formulation de BAPHP ................................................................................. 84 5.4 Effet des sables sur la compacité de BAPHP frais ...................................... 88 5.5 Effet des sables sur la maniabilité de BAPHP ............................................. 90 5.5.1 Effet des sables sur la fluidité ...................................................................................... 90 5.5.2 Effet des sables sur la déformabilité ............................................................................ 92 5.5.3 Effet des sables sur la stabilité ..................................................................................... 93 Sommaire viii 5.6 Effets des sables sur les résistances mécaniques .......................................... 94 5.6.1 Effets des sables sur les résistances à la compression ................................................. 94 5.6.2 Effets des sables surs la résistance à la traction ........................................................... 95 5.7 Conclusion ....................................................................................................... 97 CHAPITRE 6 : EFFET DES ADDITIONS MINÉRALES SUR CHAPITRE 6 : LESPROPRIÉTÉS DE BAPHP ......................................... 99 6.1 Introduction .................................................................................................... 99 6.2 Étapes et paramètres de l’étude .................................................................. 100 6.3 Optimisation rhéologique à l’échelle de la pâte ......................................... 101 6.3.1 Demande en eau pour les fines simples ..................................................................... 102 6.3.2 Demande en eau pour les liants binaires .................................................................... 104 6.3.3 Efficacité du superplastifiant pour le ciment ............................................................. 106 6.3.4 Demande en superplastifiant pour les liants binaires ................................................. 108 6.4 Optimisation à l’échelle du mortier ............................................................ 109 6.4.1 Développement du MAPHP de référence .................................................................. 110 6.4.2 Optimisation rhéologique du MAPHP ....................................................................... 111 6.4.2.1 Besoin en eau et en superplastifiant du MAPHP de ciment .................................................... 111 6.4.2.2 Fluidité du MAPHP avec additions minérales ......................................................................... 116 6.4.3 Optimisation mécanique du MAPHP avec additions minérales ................................ 123 6.4.3.1 Résistance à la compression à 28 jours du MAPHP avec additions minérales ........................ 125 6.4.3.2 Indice d’activité à 28 jours du MAPHP avec additions minérales .......................................... 126 6.4.3.3 Facteur d’efficacité volumique à 28 jours du MAPHP avec additions minérales ................... 127 6.5 Optimisation à l’échelle du béton................................................................ 132 6.5.1 Développement du BAPHP de référence ................................................................... 132 6.5.2 Formulation du BAPHP avec additions minérales .................................................... 134 6.5.3 Effet des additions minérales sur les paramètres de la maniabilité du BAPHP ......... 136 6.5.3.1 Effet des additions minérales sur la fluidité............................................................................. 136 6.5.3.2 Effet des additions minérales sur la déformabilité ................................................................... 139 6.5.3.3 Effet des additions minérales sur la stabilité ........................................................................... 141 6.5.4 Effet des additions minérales sur les résistances mécaniques du BAPHP ................. 141 6.5.4.1 Effet des additions minérales sur la résistance à la compression à 7 jours .............................. 141 6.5.4.2 Effet des additions minérales sur la résistance à la compression à 28 jours ............................ 143 6.5.4.3 Effet des additions minérales sur la résistance à la compression à 90 jours ............................ 144 6.5.4.4 Effet des additions minérales sur la résistance à la traction à 28 jours .................................... 145 6.5.4.5 Effet des additions minérales sur le rapport de la ductilité à 28 jours ..................................... 146 6.6 Conclusion ..................................................................................................... 147 CONCLUSION GÉNÉRALE ................................................................ 150 BIBLIOGRAPHIE .................................................................................. 153 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0925 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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