Produits préfabriqués en béton filé : vers l'amélioration des performances du matériau pour mieux gérer le procédé de production

Precasted element in slip forming concrete : the improvement of the material to better to manage the manufactured process

• Auteur / Autrice : Franck Cassagnabere
• Direction : Gilles Escadeillas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microstructure (physique)

Kaolin

Propriétés mécaniques

Béton

Béton préfabriqué

Mots clés libres

Préfabrication

Béton filé étuvé

Approche environnementale et performantielle

Métakaolin

Microstructure

Résumé

Ce projet de recherche et de développement concerne le procédé de préfabrication des poutrelles SEAC Gf (éléments en béton précontraint par fil adhérent). Cette étude s'inscrit dans une approche performantielle et environnementale, liée au changement normatif (EN 206-1) visant à améliorer les produits actuels réalisé en béton filé (optimisation, nouveaux matériaux). Premièrement, l'influence de la compacité du squelette granulaire sur les propriétés des bétons filés est étudiée : les formules actuelles présentent une bonne optimisation du squelette granulaire avec des mélanges robustes. Il est donc judicieux d'optimiser la partie liante de ces matériaux. Deuxièmement, on étudie l'influence de l'incorporation d'addition pouzzolanique calcinée (métakaolin) sur les propriétés aux états frais et durci des matrices cimentaires étuvés : cette incorporation s'avère bénéfique à l'état frais comme à l'état durci. Troisièmement, une étude microstructurale est présentée pour comprendre les mécanismes engendrés par l'incorporation de métakaolin dans une matrice cimentaire étuvée : d'une part, la réaction pouzzolanique est thermoactivée par l'étuvage et d'autre part les phases hydratées formées présentent une nature différente de celles issues de l'hydratation du ciment (densification, augmentation de leur quantité et variation du rapport CaO/SiO2). Finalement, une étude de validation en usine est présentée : les propriétés d'un béton témoin sont confrontées aux propriétés d'un béton incorporant 25% de métakaolin. Cette comparaison, aux états frais et durci, montre que l'incorporation de métakaolin dans les formules d'un béton filé s'avère bénéfique sans modification du process.

The objective of the R&D project developed with the precast company SEAC-Gf consisted in the improvement of the properties of the slip forming concrete used for the manufacturing of pretensionned and prestressed beams. The improvement was inscribed in the performance and environmental approaches advocated by the recent European standard EN 206-1, via the concrete design optimization and the use of new constituents (metakaolin). Firstly, it was found that the current designs exhibited an optimized aggregate packing; then, the improvement of concrete properties had to be searched in the modification of binder phase. Secondly, depending on the intrinsic characteristics of the metakaolin used, a benefic effect of metakaolin incorporation in steam cured mortars was generally observed on the properties at fresh and hardened states. Thirdly, thanks to an hydration study, this benefic effect was explained as soon as one day of age by a thermo-activation of the pozzolanic reaction due to steam curing, changes in the nature and an increased amount of hydration products, which involved densification and modification of the CaO/SiO2 ratio within the concrete matrix. Finally, full-scale trials of production in factory showed that for a given granular skeleton, the replacement of cement with metakaolin at a rate of 25% by mass did not alter the fresh and hardened properties studied, in comparison with the reference concrete containing no metakaolin.