Influence de la composition des bétons sur les paramètres de pompage et validation d'un modèle de prévision de la constante visqueuse

Influence of the concretes composition on pumping parameters and validation of a prediction model to calculate the viscous constant

• Auteur / Autrice : Tien-Tung Ngo
• Direction : Rachid Bennacer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Viscosité

Modèles mathématiques

Couche limite

Béton

Mots clés libres

Pompabilité

Tribomètre

Seuil d'interface

Paramètre de composition

Résumé

Un béton est dit « pompable » lorsqu’il est apte à être mis en place à l’aide d’une pompe. La « pompabilité » d’un béton peut se caractériser par son aptitude à s’ « écouler au mieux » dans un tuyau jusqu’au lieu de mise en place tout en restant homogène au cours du pompage. Les chercheurs dans le domaine du pompage ont tous montré le rôle déterminant des frottements à l’interface béton-paroi des tuyaux. Ces frottements sont liés directement à la composition de la couche limite formée au contact de la paroi qui dépend des paramètres de composition du béton. Afin de mettre en évidence cette relation, nous avons dans un premier temps mis au point et validé un appareil de mesure des frottements appelé tribomètre à béton. Cet appareil simple d’utilisation sur les chantiers nous a permis d’étudier en parallèle la composition de la couche limite et l’influence des paramètres de composition du béton, à savoir, constante visqueuse et seuil d’interface, sur les frottements à l’interface. Les résultats nous ont permis de mettre en évidence le rôle primordial joué par les fines de dimensions inférieures à 0,25 mm sur ces frottements. Les études portant sur l’influence du rapport E/C (eau sur ciment), du volume de pâte, du rapport G/S (granulats sur sable), de l’épaisseur de pâte, du dosage en superplastifiant, de l’incorporation de fines diverses dans la composition nous ont permis de dégager suffisamment de résultats pour proposer et valider un modèle de calcul de la constante visqueuse des bétons fluides, paramètre essentiel qui conditionne les frottements à l’interface. La validation s’applique à tous les bétons courants sauf à ceux qui contiennent trop de gros granulats et à ceux qui incorporent de la fumée de silice. On peut ainsi calculer la constante visqueuse avec une précision de l’ordre de ±16%.

A concrete is known as "pumpable" when it is ready to be set up using a pump. The "pumpability" of a concrete can be characterized by its ability "to flow as well as possible" in a pipe until the final place while remaining homogeneous during pumping. The researchers in the pumping field showed all the main key of frictions on the interface between concrete and pipes wall. These frictions are directly related to the composition of the boundary layer formed in the vicinity of the wall. It is strongly dependant on the concrete composition parameters. In order to highlight this relation, we initially developed and validated an apparatus measuring the friction called concrete tribometer. This apparatus simple use on the building sites enabled us to study in parallel the boundary layer composition and the influence of the concrete compositional parameters, on the viscous constant and yield stress. The results enabled us to highlight the paramount role on frictions, played by fine particles of size below 0. 25 mm. The studies relating to the influence of E/C ratio (water/cement), the paste volume, G/S ratio (aggregates on sand), the paste thickness, superplasticizer proportioning, and various fine particles incorporation in the composition permit us to release sufficient results. This database allowed us to propose and validate a model to calculate the viscous constant of fluid concrete. The validation was done to all the current concretes except those which contain either too many coarse aggregates or incorporate silica fume.