Contribution à l'étude de l'influence des propriétés des fillers calcaires sur le comportement autoplaçant du béton

Contribution to the study of the influence of the properties of fillers limestone on the behavior of self-compacting concrete

• Auteur / Autrice : Paco Diederich
• Direction : Michel Mouret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Béton -- Composition chimique

Rhéologie

Béton autonivelant

Mots clés libres

Béton autoplaçant (BAP)

Filler calcaire

Etat frais

Rhéologie

Epaisseur d'eau en excès

Formulation

Résumé

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.

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.