Academic literature on the topic 'Béton – Composition chimique'

Le travail rapporté dans cette thèse a été effectué dans le cadre d'une opération du Réseau Génie Civil et Urbain (RGC&amp;U) sur les bétons auto plaçants. L'objectif est de regrouper les bétons auto plaçant (BAP), qui sont très visqueux et très sensibles à une légère variation du dosage un eau, avec les bétons auto nivelants (BAN), qui sont moins visqueux, plus robuste vis à vis de la variation du dosage en eau, dans une même catégorie bétons fluides, afin d'élargir la problématique des études et ainsi de rechercher des solutions générales grâce à une approche globale. La conciliation de ces deux aspects conduit toutefois à des formulations. Complexes et pointues mettant en jeu un ensemble de constituants minéraux et organiques (agents viscosants (AV) et superplastifiants (SP)). Ici, nous nous sommes intéressés au comportement rhéologique des bétons fluides à l'échelle de la pâte de ciment, incluant aussi bien les propriétés à l'état d'équilibre que celles à l'état transitoire (thixotropie). Nous avons considéré l'influence des AV par rapport aux SP sur les propriétés théologiques. Nous avons montré que la rhéologie des pâtes est peu sensible au dosage en AV comparé aux SP. Nous avons interprété ces résultats par le fait que les SP modifient la configuration du réseau granulaire (défloculation) alors que les AV ont une influence sur la rhéologie de la phase liquide uniquement, sachant que pour une suspension granulaire concentrée, les propriétés rhéologiques dépendent essentiellement de la concentration et de la concentration d'empilement maximum en solide. Le deuxième volet de notre étude concerne la stabilité des pâtes de ciment. Nous avons montré qu'il est possible d'utiliser un test de compression simple pour déterminer les conditions pour lesquels on peut avoir séparation liquide granulats. Nos résultats ont montré qu'aussi bien les AV et les SP contribuent à la stabilité des pâtes<br>The present study is undertaken in the framework a global project of the "Réseau Génie Civil et Urbain" (RGC&amp;U) concerning self compacting concretes (SCCs). The objective of this project is to develop a global approach for SCCs, which are viscous and highly sensitive to the variation in water dosage, and self levelling concretes, which are less viscous and robust. Both types of concretes are considered in a global category refetred to as "fluid coucretes". In this investigation we were interested in the rheological behaviour of the material ai the cernent pacte scale, including both the steady and transient (thixotropy) rheological properties. A comparative study bas been undertaken into the influences of viscosity agents (VAs) and superplasticizers (SPs). It was found that the rheological behaviour of the pactes was much less sensitive to VA dosage than SP's. These results were interpreted in the framework of highly concentrated granulai suspensions models. A second part of oui study is related the stability of the cernent pactes. We showed that squeeze tests can bc used to determine the conditions under which liquid solid separation may take place. Both the VAs and the SPs were found to improve to stability of the cernent pactes

Le but de ces travaux était de mettre au point des Bétons Auto-Plaçants fibrés soit avec des fibres métalliques adhérentes soit avec des fibres synthétiques polymériques glissantes soit avec un mélange des deux. Leur composition a été optimisée en vue de satisfaire à la fois un bon comportement rhéologique du béton frais, mis en évidence par les tests d’ouvrabilité recommandés, et un bon comportement mécanique du béton durci à partir des caractéristiques de base que sont les résistances en compression et en traction. Les tests d’ouvrabilité utilisés précédemment pour l’optimisation de nos compositions ne paraissant pas suffisamment objectifs nous avons essayé de les relier à des paramètres rhéologiques qui, sans être intrinsèques, nous paraissaient plus quantifiables. Afin de confirmer l’apport positif des fibres dans le comportement du béton nous avons établi les lois de comportement effort-déformation lors d’essais à la rupture en déformation contrôlée Pour terminer nous avons évalué l’énergie mise en œuvre lors de la rupture en flexion de nos différentes compositions de béton mono et bi-fibrés. Nous avons ainsi établi une loi d’additivité des différents comportements dus aux influences respectives des fibres adhérentes métalliques et des fibres glissantes synthétiques<br>The goal of this work was to develop Self-Compacting Concretes with fiber reinforcement either with adherent metal fibres or with polymeric synthetic slipping fibres or with a mixture of both. Their composition was optimized in order to satisfy at the same time a good rheological behaviour of the freshly-mixed concrete, highlighted by the tests of workability recommended, and a good mechanical behaviour of the hardened concrete starting from the basic characteristics which are strength in compression and in tension. The tests of workability used previously for optimization of our compositions not appearing sufficiently objective, we tried to connect them to rheological parameters which, without being intrinsic, appeared more quantifiable to us. In order to confirm the positive contribution of fibres in the behaviour of the concrete we established the laws of strain-strength behaviour by tests to the rupture in controlled deformation. To finish we evaluated the energy at the time of failure under bending of our various compositions of concrete with hybrid fiber reinforcement. We thus established a law of additivity of the various behaviours due to the respective influences of metal adherent fibres and slipping propylene fibres

L'objectif de ce travail était de simuler le comportement à long terme de bétons comportant ou non des ajouts (laitiers, cendres volantes ou fumées de silice). Des simulations en température ont également été effectuées. Ces simulations ont été réalisées par la mise en place de systèmes modèles à l'équilibre dont les hydrates et en particulier le C-S-H, principal hydrate du ciment portland, ont été caractérisés (morphologie et structure) ainsi que les solutions d'équilibre correspondantes. Les systèmes modèles étudiés en suspension ou en pâte sont CaO-SiO₂-H₂O, CaO-SiO₂-Al₂O₃-H₂O, CaO-SiO₂-Al₂O₃-SO₃-H₂O en présence ou non d'hydroxyde de sodium à 25°C et 90°C. Ces systèmes modelés ont été comparés à des échantillons de béton hydratés en présence ou non d'ajouts. Il a été possible de simuler expérimentalement l'état final vers lequel évolueront les hydrates d'un béton de composition chimique connue. Ces simulations rendent comptent des assemblages de phases solides identifiées et des propriétés microstructurales des hydrates. A partir de ces résultats, nous avons réalisé un modèle thermodynamique afin de calculer ces états d'équilibres pour ce qui concerne l'hydrate principal. Ce modèle repose sur l'équilibre de solubilité d'un C-S-H de stoechiométrie constante et sur des équilibres de surface qui décrivent les modifications observées expérimentalement : Evolution de la longueur des chaînes de silicates, insertion de calcium en interfeuillet, inversion de la charge de surface. Les constantes d'équilibres ont été ajustées de façon à reproduire par le calcul les résultats expérimentaux. Les calculs à partir de ce modèle ont mis en évidence l'absence de sodium en interfeuillet dans le C-S-H. Une approche similaire pourrait être étendue aux interactions des ions sulfates avec les C-S-H. Un travail expérimental complémentaire serait nécessaire pour adopter une démarche similaire sur les systèmes en température

Le volume de pâte, comme le contenu en ciment, a été un paramètre peu étudié en termes de performance du béton. En réalité, la plupart des recherches se sont concentrées sur la qualité de la pâte et non sa quantité. Il existe cependant un intérêt permanent dans la diminution du volume de pâte dans le béton, du fait de motivations environnementales et économiques. Certaines des normes actuellement en vigueur définissent des teneurs minimales en pâte ou en ciment, pour des rapports E/C donnés, mais les dernières avancées en matière d'adjuvants et de meilleures modélisations de l'empilement des granulats permettent aujourd'hui de réduire la teneur en ciment (volume de pâte) sous les dites limites. La collecte et l'interprétation de données bibliographiques a permis d'identifier les effets du volume de pâte sur certaines des principales caractéristiques du béton. La présente recherche a mis en évidence expérimentalement certaines des tendances identifiées lors de l'analyse préliminaire de données et a permis d'en comprendre certaines autres, jusqu'alors peu claires. C'est ainsi qu'on a montré qu'une diminution du volume de pâte, à qualité constante, augmente la résistance à la compression, à l'abrasion, le module élastique, et diminue la maniabilité, le ressuage, le retrait, la porosité, l'absorption capillaire et la pénétration des ions chlorures. Dans les domaines étudiés, le volume de pâte n'a pas montré d'effet sur la prise, la résistance à la flexion et l'avancement du front de carbonatation. L'utilisation d'adjuvants de dernière génération (polycarboxylate), ainsi qu'une optimisation granulométrique progressive, en utilisant le modèle MEC, a permis d'obtenir des bétons avec des volumes de pâte et des teneurs en ciment inférieurs aux limites imposées par les normes, avec de meilleurs maniabilité, comportement mécanique et durabilité que les bétons usuels<br>The paste volume or the cement content is a parameter still not well studied regarding the performance of concrete. Actually the majority of the investigations were focused on the quality of the paste and not its quantity. However there is a permanently growing interest to reduce the paste volume in concrete, for environmental and economical reasons. Nowadays some standards define a minimum paste or cement content for certain W/C ratios, but improvements in admixtures and better grading models allow reducing of the cement content/paste volume below these limits. The collection and processing of the bibliography data allowed identifying the effects of the paste volume on some of the principal concrete properties. This research proofed through experiments some of the identified tendencies in the data analysis and it helped to comprehend other still unclear tendencies. When the paste volume is reduced, while maintaining its quality, compressive strength, abrasion, and elastic module grow and workability, bleeding, shrinkage, porosity, capillary absorption and penetration of the chloride ion are reduced. In the evaluated ranges, the reduction of the paste volume did not show effects on the concrete setting times, flexural strength and the progression of carbonation. The use of admixtures of the last generation (polycarboxilate) and an optimal granulate progression using the MEC model, allowed to produce concretes with paste volumes and cement contents below the limits defined by the codes. They have a better workability, mechanic behavior and durability than the conventional concretes

Cette thèse étudie le potentiel des techniques issues de l’acoustique non linéaire appliquées à la caractérisation non destructive du béton. Les méthodes non linéaires ont été envisagées car les indicateurs de non linéarité montrent des dynamiques d’évolutions importantes face à l’endommagement dans les milieux homogènes. Souvent, leur dynamique d’évolution est de dix fois supérieure à celle des paramètres linéaires. Un des enjeux majeurs pour l’évaluation non destructive dans le domaine du génie civil, est la recherche d’indicateurs capables de fournir des informations pertinentes in situ. Le béton, matériau de structure, voit ses caractéristiques évoluer au cours du temps en fonction des paramètres structuraux (composition, endommagement…) et environnementaux (teneur en eau, température, précontrainte…). Milieu fortement hétérogène et microfissuré par nature, il exhibe un comportement fortement non linéaire caractéristique des matériaux appelés « non classiques », mis en évidence dans les années 1990 pour les roches ou plus récemment les milieux granulaires. Dans un premier temps, nous nous attachons à caractériser la non linéarité classique du béton, traduisant la dépendance de la vitesse des ondes ultrasonores avec la contrainte appliquée. Pour ce faire, nous transposons au cas du béton une méthode issue de la géophysique fondée sur l’analyse de la coda des signaux transmis, au fort potentiel d’application in situ. Nous nous intéressons dans un second temps à la sensibilité des indicateurs non linéaire non classiques à un endommagement thermique progressif. Nous employons pour ce faire la méthode de résonance non linéaire et montrons la sensibilité de ces indicateurs à ce type d’endommagement. Nous montrons de plus la faisabilité de l’analyse des modes de résonance transverses pour la méthode ainsi que la similitude de leur réponse avec celle des modes longitudinaux. Nous traitons enfin des limites de transposition sur site de cette méthode. Nous avons développé une autre approche au fort potentiel de transposition in situ, en étudiant la non linéarité par l’interaction d’un impact mécanique avec une onde monochromatique. Nous examinons enfin l’apport d’un modèle proposé récemment, permettant de traduire l’influence de certains paramètres tels que la porosité et la teneur en eau sur la réponse non linéaire du béton. Nous transposons ce modèle au cas du béton, puis nous appuyant sur une série d’expériences, nous proposons une fonction permettant d’optimiser les paramètres influents du modèle. Nous avons démontré le potentiel des méthodes non linéaires pour l’auscultation in situ du béton. Les travaux se poursuivront sur la possibilité d’augmenter la sensibilité de détection des non linéarités en mettant en œuvre le retournement temporel et la dynamique lente<br>This thesis study the potential of nonlinear acoustics based techniques applied to non-destructive evaluation of concrete. Nonlinear based methods have been considered as regard of nonlinear indicators sensitivity face homogeneous medium’s damage. Their dynamic evolution is often two order magnitude greater than linear ones. One of the greater stacks for non destructive evaluation in civil engineering is research of indicators capable of providing relevant information in situ. Concrete, structural material, find itself properties altering in time as function of its structural (composition, damage…) and environmental (water saturation, temperature, pre-stress…) parameters. Naturally highly heterogeneous and micro-cracked medium, it exhibits a strong nonlinear response, signature of so called since 1990’s “non classical” materials such as rocks or more recently as granular mediums. We illustrate first the classical nonlinearity of concrete, reflecting ultrasound wave speed dependence with quasi-static stress. Thus, we apply in case of concrete a method from geophysics studying the coda of transmitted waves, with a high potential for on site applications. Secondly, we study sensitivity of nonlinear non classical parameters face of a progressive thermal damage. So we employ the Nonlinear Resonant Ultrasound Spectroscopy (NRUS) method and show sensitivity of these indicators to this kind of damage. We then show feasibility and sensitivity of applying shear modes for the method as well as similarity of their response with compressional ones. At last, we deal with its on site transposition limits. Another approach is implemented studying non classical nonlinearity by interaction of a mechanical impact with a monochromatic wave, with a high potential for on site applications. We finally describe and transpose in case of concrete, a recent modelling which allow describing the influence of some parameters as water saturation and porosity on the nonlinear response of concrete. We then exploit a battery of experiments in order to optimising some influent parameters in the model. We have demonstrated the potential of nonlinear methods for on site non destructive evaluation of concrete. This work is to be continued by studying possibilities of increasing sensitivity of nonlinearities detection by using time reversal mirror or slow dynamics

Gérer le devenir des déchets du bâtiment est un défi récent auquel sont confrontés les ingénieurs car seuls les déchets ultimes seront mis en décharge. Valoriser les bétons de démolition sans traitement préalable, et sans risques majeurs de pollution, pour en faire de nouveaux, est pour partie l'objectif de cette thèse. Les éléments essentiels liés aux caractéristiques des bétons et bétons recyclés sont récapitulés. Au-delà de la réutilisation -élaboration, composition, fabrication- l'étude du comportement de bétons recyclés sous sollicitation mécanique et de sa modélisation apparaît nécessaire en tant qu'élément de structure bâtie. En deuxième partie de la bibliographie, le comportement mécanique des bétons est étudiés. Différents modèles d'endommagement mécanique des bétons sont analysés ainsi que la fonction d'endommagement, le critère des contraintes, et le mode de dégradation des bétons. Le choix de la méthodologie expérimentale et des moyens mis en oeuvre font l'objet de la seconde partie. Puis la partie suivante s'intéresse aux dépouillements et à l'interprétation de nombreux essais. L'analyse a permis d'étudier le comportement de mortiers, l'affaissement et les performances d'un béton recyclé,. . . Une analyse plus fine est proposée sur les formules de Féret, de Bolomey, de Powers et britannique [etc]

La première partie de cette thèse porte sur la mise en place de plusieurs formulations de BHP avec divers ajouts fins (fumées de silice, cendres volantes, micro cendres et ciment ultra-fin), en utilisant des matériaux locaux. Il a été jugé plus réaliste d'opter pour une méthode classique de composition (basée sur la méthode Baron-Lesage) que nous avons adaptée aux cas des BHP. Ce choix est du notamment à l'insuffisance de la méthode des coulis, développée au LCPC. Les résistances à la compression des BHP ainsi formulés atteignent les 80 MPA. La deuxième partie est consacrée à l'étude du comportement mécanique à la rupture d'éléments de structures en BHP. Des essais de flexion sur des poutres surarmées, avec différentes classes de bétons ont été réalisés. Il est montré que si le confinement des BHP n'entraîne pas des augmentations significatives des moments résistants, il permet néanmoins un gain en ductilité. Une évaluation quantitative des prédictions des diagrammes de calcul simplifiés et proposés par les codes BAEL 91, AFREM 95, ACI, CSA et NZS est étudiée. Il est montré que si certains codes restent encore conservateurs, d'autres donnent des meilleures prédictions. Des essais de flexion sur des dallettes et des prismes en BHP renforcé de fibres métalliques ont été réalisés dans le but d'observer le comportement post pic des BHP. Il est montré qu'à partir d'un certain dosage en fibres, le comportement post pic est nettement amelioré<br>The first part of this thesis focus on in the set up of several HPC design, with various fine admixture (silica fume, fly ash, microash and ultrafine cement), using a local materials. It had been judge more realistic to opt for a classical designing meyhod (based on Baron-Lesage method), suited to HPC case. This choice is due notably to the insufficiency of the grout method "méthode des coulis", developped in LCPC. Than the compressive strength of HPC reach 80 MPa. The second part is consecrate to the study of HPC structure elements mechanical behaviour. Bending tests on over-reinforced beams, with different class of concrete have been carried out. It is shown that the confining of HPC did not bring about a significatif improvement of resistant moments, it permits, nevertheless a benefit of ductility. A quantitative valuation of the simplified calculus diagrams predictions, suggested by the BAEL 91, AFREM 95, ACI, CSA and NZS codes is studied. It is shown that if certain code still conservative yet, others give the best predictions. Bending tests on slabs and prisms, with steel fibre reinforced HPC have been carried out in order to observe the HPC post peak behaviour. It is shown that from a certain dosage of fibre, the post peak behaviour is improved clearly

Les bétons de poudres réactives (BPR) sont des bétons à ultra-hautes performances, caractérisés par le choix rigoureux de leur composants initiaux et par des traitements post-prises. Les propriétés exceptionnelles étant dues à la qualité de leur phase liante, l'objectif de cette étude est de décrire l'évolution de cette phase, et en particulier des C-S-H, en fonction de plusieurs traitements post-prises à 20°C, 90°C, 200°C et 250°C. Dans ce but, on utilise plusieurs techniques analytiques qui permettent d'aborder la composition et l'ordre local des phases présentes, leur cristallochimie, leur minéralogie, leur agencement, l'état de la porosité à plusieurs échelle d'analyse, l'état de l'eau et les propriétés d'hydratation des C-S-H. Les résultats sont recoupés et interprétés dans le cadre d'un modèle descriptif de la phase C-S-H qui s'appuie sur ses propriétés gonflantes. Dans un premier temps on établit la spécificité des BPR par rapport aux BO et BHP en montrant en particulier qu'ils sont organisés à moyenne distance. On montre ensuite que les traitements thermiques à 90°C sont caractérisés par une organisation particulière du volume poreux et une très faible connectivité qui engendre des conditions hydrothermales légères. Dans ces conditions, on observe un épaississement statistique des feuillets des C-S-H en même temps qu'une augmentation légère de leur cristallinité. Lorsque la température de traitement augmente et atteint 200°C ou 250°C, les C-S-H subissent de façon transitoire des conditions hydrothermales poussées qui entrainent une forte augmentation de leur cristallinité, un épaississement statistique de leur feuillet et la synthèse de xonotlite dans les bulles d'air. Dans un second temps, l'eau est expulsée des BPR qui se déshydratent et se fracturent fortement, entrainant une augmentation importante de leur porosité accessible et de la taille moyenne des pores.

L'utilisation des additions minérales dans les bétons en remplacement au ciment est une pratique courante depuis de nombreuses années. En France, du fait de leur grande disponibilité et leur prix modéré, les additions calcaires sont majoritairement utilisées. Dans le cadre de la formulation des bétons autoplaçants, un grand volume d'addition est nécessaire de manière réduire la quantité de ciment induite par l'augmentation du volume de pâte nécessaire pour permettre l'écoulement du béton. L'expérience industrielle dans ce domaine fait état de désordres ponctuels, souvent imputés à la nature du filler. Face à cette problématique, une démarche d'étude a été mise en place de manière à déterminer la part de responsabilité des fillers dans les comportements à l'état frais des mélanges cimentaires. Focalisée sur l'addition minérale, cette recherche s'est dans un premier temps appuyée sur une caractérisation complète des fillers calcaires en tant que matériau pulvérulent. Ensuite ces fillers sont insérés progressivement dans des mélanges cimentaires de plus en plus complexes de manière à déterminer les mécanismes d'action des fillers en contact avec les différents constituants d'un béton (à savoir le ciment, l'adjuvant et les granulats). Finalement cette étude a conduit à proposer une méthode de prise en compte des propriétés des fillers et de leurs interactions avec le ciment et l'adjuvant chimique à travers la caractérisation de l'arrangement granulaire en suspension. Partant de l'arrangement à compacité maximale, il est possible de déterminer une épaisseur d'eau autour des particules à partir de laquelle, pour un ciment donné, les propriétés d'écoulement deviennent similaires quels que soient le dosage et la nature du filler dans le contexte expérimental. L'association entre les pâtes optimisées et un squelette granulaire dont la demande en eau a été définie permet la formulation de bétons autoplaçants<br>The replacement of a part of the cement part in concrete with a mineral addition is a common practice for many years. In France, because of its high availability and lower cost, the most used addition is limestone filler. For the design of self-compacting concrete, a high volume of mineral addition is necessary in order to reduce the amount of cement induced by the increase in the volume of paste required for the flow of the concrete. Industry practices refer to occasional disturbances often attributed to the nature of the limestone filler. Faced with this problem, an experimental program has been implemented in order to determine the responsibility of the filler in the behavior of fresh cement mixtures. Focused on the mineral addition, this research was initially supported by a full characterization of dry limestone filler. Then, these fillers were inserted into cementitious mixtures increasingly complex in order to determine their mechanisms of action in contact with the various components of concrete (i. E. Cement, chemical admixture and aggregates). Finally, this study led to the development of a design method taking into account the properties of limestone fillers and especially their interactions with cement and chemical admixture through the characterization of the wet packing density of the paste. Based on the maximal packing density, it is possible to determine a thickness of water around the particles from which, for a given cement nature, the flow properties become similar regardless of the quantity and the nature of the filler in the experimental context. Then, these cement pastes are combined with aggregates, for which the water demand was precisely optimized, to design self-compacting concrete

Les fournisseurs de bétons doivent assurer la qualité de leurs produits. Ceci requiert, en premier lieu, une maîtrise de la composition du béton fabriqué. Cependant, les variations d'humidité des granulats rendent difficile le dosage précis des constituants. Le travail présenté dans ce mémoire vise à proposer des méthodes pour améliorer la régularité du dosage en eau, et pour suivre en continu l'ouvrabilité des bétons fabriqués industriellement. Dans un premier temps, un protocole original de calibrage du wattmètre en tant que outil de mesure en ligne de l'humidité du béton frais a été proposé et évalué. Les mesures de dosage en eau calibrées sont utilisées dans un deuxième temps, pour la mise au point de plusieurs algorithmes. Le premier type d'algorithme se traduit par une correction de l'écart d'eau dans la bétonnière portée, alors que le deuxième permet le calibrage des sondes hydrométriques des granulats. Les méthodes présentées sont validées sur des données acquises en centrale industrielle. Le suivi de l'ouvrabilité fait appel à la construction d'un modèle de puissance consommée par le malaxeur, reliant les caractéristiques rhéologiques du béton à la puissance totale dépensée. La détermination de l'ouvrabilité du béton par cette méthode nécessite l'utilisation d'un variateur de vitesse du malaxeur. La validation expérimentale sur des malaxeurs à différentes échelles permet de montrer qu'il est possible d'estimer convenablement le seuil de cisaillement et l'affaissement au cône d'Abrams du béton en cours de malaxage, sans connaissance préalable de sa composition.