Journal articles on the topic 'Composites de ciment – Perméabilité'

L'accumulation de sédiments dans de nombreux barrages construits en Algérie pose un problème préoccupant qui nécessite une attention et une action immédiate de la part des autorités et des gestionnaires de l'Agence Nationale des Barrages et des Transferts (ANBT). De plus, diverses recherches sur les sédiments ont révélé que le fait de les soumettre à un traitement thermique (calcination) permet de les utiliser dans la production de matériaux cimentaires comme substitut partiel au ciment. Additionnés à la perlite, une pouzzolane naturelle, de nombreux avantages peuvent être obtenus, notamment une consommation de ciment réduite, une génération de chaleur minimisée, une maniabilité améliorée, une perméabilité réduite et une résistance accrue. Dans cette étude, l'objectif est d'explorer le potentiel d'utilisation des Les sédiments extraits du barrage Chorfa II ainsi que la perlite provenant de Hammam Boughrara (tous deux situés dans l’ouest algérien) dans le mortier, comme substituts partiels au ciment. Une analyse des sédiments calcinés et de la perlite a révélé la faisabilité d'un remplacement partiel du ciment. Les recherches se sont principalement concentrées sur l'évaluation des propriétés des mortiers à l’état frais et durci.

Le barrage d’El Chorfa (Algérie) a été construit sur une structure géologique située dans un socle composé de gneiss, de schiste, de granites et des dépôts sédimentaires plus récents, l’ensemble de ces faciès est fortement plissé et faillé. Depuis 2009, suite à plusieurs séismes, une fuite d’eau s’est produite à environ 50 mètres par rapport au plan d’eau au côté aval du barrage. Pour réduire ces fuites d’eau, un traitement par injection a été réalisé en prolongeant le voile d’étanchéité en rive droite (l’étanchéité perpendiculaire au corps du barrage) et le long de la continuité du voile principal du barrage (l’étanchéité parallèle le long du corps du barrage). Ces travaux de confortement du barrage pour l’imperméabilisation du sol ont été effectués en injectant un coulis composé de ciment-bentonite. Ce coulis s’est infiltré et a comblé les vides entre les grains solides réduisant ainsi la valeur du coefficient de perméabilité. L’analyse des débits de fuite a montré que le débit de fuite maximal est d’environ 90 L/s avant l’injection du coulis et que les valeurs Lugeon enregistrées varient considérablement en fonction de la cote de la retenue du barrage. Ces fortes valeurs observées caractérisent un sol très perméable et confirment l’existence d’un conduit karstique dans la zone d’apparition des fuites. Les essais d’eau effectués après traitement du sol ont démontré une nette amélioration de la perméabilité du sol avec notamment une baisse tangible des valeurs Lugeon. La perméabilité après injection est mille fois inférieure à la perméabilité initiale. Cette diminution a entraîné une baisse considérable des volumes d’eau perdue, ce qui a conduit à des valeurs de débit de fuites de 0,002 L/s. Ce résultat montre l’efficacité des travaux d’injection pour le traitement des fuites au niveau du barrage.

Le comportement mécanique des bétons renforcés de fibres naturelles dépend principalement de l’adhérence entre la fibre et la matrice de ciment. Cette adhérence a aussi une certaine influence sur le type d’endommagement de ces matériaux. Cette recherche a été menée sur des fibres naturelles de lecheguilla (Agave lecheguilla). Des essais chimiques, physiques et mécaniques tels que la détermination de la composition chimique, la morphologie, la porosité, l’absorption d’eau et les résistances à la traction et à la flexion ont été réalisés en utilisant ces fibres naturelles. Des observations à l’interface fibre–matrice de ciment ont aussi été effectuées à l’aide du stéréoscope pour évaluer l’effet du milieu alcalin et de différents rapports eau/ciment (E/C) sur la performance de mortier fibré. On a constaté que la résistance mécanique à la traction et à la flexion du matériau composite augmente, d’une part, avec l’augmentation de la longueur et, d’autre part, avec la diminution du volume de fibres utilisé. Le principal type de défaillance observée est l’arrachement des fibres. De plus, l’adhérence entre les fibres et la matrice de ciment est modifiée par les changements volumétriques et l’absorption d’eau relativement élevée. Néanmoins, cette adhérence peut être substantiellement améliorée en faisant un traitement superficiel des fibres à l’aide de solutions chimiques, comme le xylène, et en utilisant des faibles rapports E/C.

En raison des nombreux avantages qu’offrent les fibres végétales, elles sont de plus en plus utilisées pour la production de matériaux composites notamment dans le domaine de la construction. Le riz est la céréale la plus consommée dans le monde pour l’alimentation humaine. Sa production engendre des quantités importantes de paille qui sont peu ou pas valorisées d’où le besoin d’en faire un renfort dans les matériaux cimentaires. À travers cette étude, des composites de pailles de riz (PDR) / ciment ont été élaborés avec différentes teneurs en paille. Des essais mécaniques et physiques ont été réalisés à différents âges pour en évaluer les performances. Il en ressort que l’incorporation de 1 à 5 % de PDR induit une réduction des propriétés physiques et mécaniques des composites et provoquent un retard de prise du ciment. Cela a pour cause la grande absorption d’eau des pailles et leur faible adhésion avec la matrice cimentaire. Par ailleurs on assiste à l’allègement des composites grâce à l’introduction d’air occlus. Cette étude constitue la première étape de toute une série. Elle a permis de comprendre le comportement des PDR vis-à-vis du ciment. Les perspectives visent l’optimisation des propriétés mécaniques et physiques du matériau à travers l’incorporation de granulats.

En 2013, la DREAL Centre-Val de Loire a présenté les différentes techniques de renforcement des levées de Loire utilisées depuis la seconde moitié du XX siècle, ainsi que les perspectives attendues de chantiers expérimentaux d’écrans étanches en corps de digues. Ces chantiers ont permis la comparaison de plusieurs techniques de « soil mixing » (2012–2013). En 2019, un premier bilan de ce suivi expérimental à 5 ans ainsi que le retour d’expérience de plusieurs chantiers d’écrans étanches sur les levées de Loire ont été communiqués et présentés. Ces chantiers ont conduit à faire évoluer les approches de conception et de réalisation en exploitant la connaissance des sols (de la digue et de ses fondations) et de la nappe alluviale circulant dans les couches perméables du sous-sol. Depuis lors, les renforcements de digues conduits sur la Loire avec cette technique se sont poursuivis et représentent plus de 32 km. Dans le cadre de travaux de recherche sur la thématique « Vulnérabilité des digues au changement climatique des digues de Loire », un écran a été instrumenté à Montlouis-sur-Loire, en Indre-et-Loire, lors de sa réalisation. L’objet du présent article est de présenter un état des connaissances sur la base des résultats à 10 ans du suivi expérimental (pérennité, rendement, contraintes de mise en œuvre et moyens de contrôle) et de compléter le retour d’expérience sur les chantiers de plus grande ampleur qui ont permis d’adapter la technique (liant ciment ou chaux-ciment, apport en eau, critères de malaxage). L’article présente les conditions dans lesquelles la technique est adaptée mais aussi pointe les limites de son application (types de sols, profondeur, dimension du chantier). Il décrit l’instrumentation à Montlouis-sur-Loire de la levée de Tours Loire amont permettant de mesurer la température et la teneur en eau volumique du matériau sol-ciment en insistant sur deux points : la validation de la méthode d’exécution au moment de la réalisation de l’écran et le choix d’une procédure de suivi pour vérifier la pérennité de ses caractéristiques mécaniques et hydrauliques. L’instrumentation est complétée par 2 piézomètres et une station météorologique. De plus, pour le suivi à long terme, des matériaux ont été prélevés pour tester leur perméabilité. Un carottage dans l’écran a également été effectué 2 ans après sa réalisation et soumis aux mêmes types d’essais.

Afin de limiter l’utilisation des énergies fossiles et de valoriser les déchets ligno-cellulosiques, les composites à fibres naturelles s’inscrivent dans un contexte favorable qui permettra de répondre à des enjeux environnementaux, économiques et sociaux grâce à leurs propriétés de faible coût, faible densité, renouvelables et de biodégradabilité. L’objectif de cette étude est de développer un nouveau matériau composite constitué d’une matrice thermoplastique, le polychlorure de vinyle (PVC), renforcée par des fibres naturelles à base des noyaux de dattes (FND) avec des taux de charge allant de 10 à 40 % massique. Différentes techniques d’analyses ont été utilisées pour étudier les propriétés mécaniques, morphologiques et la perméabilité d’eau des échantillons obtenus. Les résultats enregistrés indiquent que la contrainte à la rupture diminue avec l’augmentation du taux de charge en FND tandis que la rigidité augmente. L’analyse morphologique par microscopie électronique à balayage (MEB) montre une meilleure dispersion pour de faible taux de charge en FND. Une très faible absorption d’eau a été enregistrée.

Abstract The low permeabilities of unconventional reservoirs such as the Montney Formation require hydraulic fracturing to enhance fluid flow and achieve economic production of hydrocarbons. Efficient hydraulic fracturing operations rely on properly characterizing the controlling factors responsible for fracture complexity, fracture conductivity, and fracture dimensions. Since direct observation of fractures in the subsurface are very challenging, technologies have been developed to help characterize fractures in laboratories. However, the scale of these tools is insufficient to capture the fine detail needed to observe how these hydraulic fractures are interacting with the rock fabric, stress state, or fluid viscosity. Presented here is a laboratory experiment designed to evaluate the effects of rock fabric, stress anisotropies, and fluid viscosities using large boulders of Sulfur Mountain Formation (Montney Formation equivalent). These experiments were designed to simulate subsurface conditions and provide an opportunity to directly examine a scaled fracture face. Four large boulders were collected from outcrop and trimmed to fit inside a large stress frame. A borehole was drilled to facilitate the injection of fluids and generate scaled hydraulic fractures. Experiments tested the effects of different stress states, fluid viscosities, and rock fabric on the growth and geometry of hydraulic fractures. Of these factors, the fabric of the rock was the dominant factor controlling hydraulic fracture growth. In all stress regimes, hydraulic fractures were arrested, deflected, or bridged by pre-existing cemented and open natural fractures. Fluid viscosity had a minor effect on fracture complexity, but no discernable difference could be observed between any of the tested stress regimes. Subsurface core data provided additional data to support the laboratory experiments. Hardness measurements showed that finely laminated facies have variable hardness at the lamination scale. Darker laminations with more clay are softer than the more silt-rich light-coloured laminations. The result of this can be observed in both core and outcrop as natural fractures in these facies often display highly irregular geometries. In addition, fracture filling cement was significantly softer than the surrounding rock. The collective result of both core and laboratory data provides valuable insight into the role of rock fabric in the development of hydraulic fractures in the Montney Formation and that is not obtainable from traditional data collection methods. Résumé La faible perméabilité des réservoirs non conventionnels, tels que la Formation de Montney, nécessite la fracturation hydraulique pour améliorer l’écoulement des fluides et réaliser une production d’hydrocarbures rentables. Pour réaliser des opérations de fracturation efficientes, on doit caractériser proprement les facteurs qui régissent la complexité, la conductivité et la dimension des fractures. Puisque l’observation directe des fractures dans la subsurface reste un défi, des technologies ont été mises au point pour mieux caractériser les fractures en laboratoire. Toutefois, l’étendue de ces outils se révèle insuffisante pour saisir les fins détails nécessaires à l’observation de ces fractures hydrauliques qui interagissent avec la fabrique des roches, l’état de contrainte ou la viscosité des fluides. Le présent document expose une expérience en laboratoire conçue pour évaluer les effets de la fabrique des roches, des anisotropies de contrainte et des viscosités de fluides au moyen de gros blocs rocheux extraits de la Formation de mont Sulphur (équivalente à la Formation de Montney). Ces expériences permettent de simuler les conditions en subsurface et d’examiner directement un plan à l’échelle des fractures. Quatre gros blocs rocheux ont été extraits d’un affleurement puis taillés afin de les disposer dans un grand cadre de contrainte. Puis, un trou de sondage a été foré pour faciliter l’injection de fluides et générer des fractures hydrauliques à l’échelle. L’expérience visait à constater les effets de différents états de contrainte, de différentes viscosités des fluides et fabrique des roches sur la croissance et la géométrie des fractures hydrauliques. Entre tous ces facteurs, la fabrique de la roche était le facteur prédominant régissant la croissance des fractures hydrauliques. Dans tous les régimes de contrainte, les fractures hydrauliques ont été arrêtées, déviées ou pontées par des fractures cimentées préexistantes naturelles et ouvertes. La viscosité des fluides avaient eu un effet mineur sur la complexité des fractures, mais aucune différence discernable n’a pu être observée entre tous les régimes de contrainte testés. Les carottes de sondage de la subsurface ont apporté des données additionnelles pour appuyer les expériences en laboratoire. Le duromètre montrait que les faciès finement laminés présentaient une dureté variable à l’échelle de lamination. Les laminations plus foncées avec plus d’argile se révélaient plus molles que celles plus claires, riches en silt. Nous pouvons observer les résultats de ce qui précède dans les carottes de sondage et les affleurements puisque les fractures naturelles de ces faciès affichent souvent des géométrie fortement irrégulières. De plus, le ciment de remplissage des fractures était notablement plus mou que la roche adjacente. Les résultats collectifs des carottes de sondage et du laboratoire nous fournissent un aperçu précieux dans le rôle de la fabrique des roches dans l’évolution des fractures hydrauliques de la Formation de Montney, que l’on ne pourrait obtenir autrement par des méthodes de collecte de données traditionnelles. Michel Ory

De récents travaux menés au LTI ont montré que la pulpe debetterave obtenue à partir de procédés d'extraction industrielle dusucre, pouvait être valorisée par son incorporation dans lafabrication de bétons lignocellulosiques à destination del'industrie du bâtiment. Cependant, malgré de très bonnescaractéristiques d'isolation thermique et des performancesmécaniques acceptables, il s'avère que les composites formulés àpartir de pulpes de betteraves non traitées présentent desproblèmes des variations dimensionnelles et des retards de prise,en raison du caractère hydrophile de la pulpe et à l'extraction decomposés organiques dans la matrice de ciment. Des traitementsphysico-chimiques ont été effectués afin de réduire cesproblèmes. L'efficacité de ces traitements a été évaluée via unecomparaison des performances mécaniques entre les composéscontenant la pulpe traitée ou non