Thèse soutenue

Comportement Rhéologique des mortiers industriels

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Auteur / Autrice : Abdelhak Kaci
Direction : Mohend Chaouche
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique. Génie mécanique. Génie civil
Date : Soutenance en 2008
Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique et technologie (Gif-sur-Yvette, Essonne1975-2021)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les mortiers industriels sont composés d'un liant (ciment et/ou chaux), de granulats de différentes tailles, formes et nature (sables, charges, pigments colorants, etc. ) et d'adjuvants organiques ou minéraux. Les mélanges sont effectués en usine et le produit est conditionné en sacs. L’applicateur rajoute la quantité d’eau nécessaire avant une mise en place qui s’effectue le plus souvent par pompage-projection (enduits de façade et certains mortiers techniques). Lors d��un tel procédé le matériau est soumis à une suite complexe de différents types d’écoulement. Par ailleurs, compte tenu de la composition granulaire du produit plusieurs problèmes sont rencontrés lors des applications sur chantier. Cela inclut le bouchonnage, le mauvais entrainement au niveau de la pompe ("effet tunnel"), fluage une fois sur le support, etc. Il est évident que les propriétés de mise en place de ces matériaux sont déterminées par leur comportement rhéologique. L’objectif de ce travail de thèse était de relier de manière claire les problèmes liés au procédé de pompage-projection aux propriétés rhéologiques des matériaux. Les mortiers industriels sont caractérisés par des seuils d’écoulement et des consistances relativement élevés. Par ailleurs, ils sont constitués de différentes phases qui peuvent éventuellement se séparer lors des mesures. Ainsi il a fallu développer une méthodologie spécifique pour ce type de matériaux. Pour caractériser les problèmes de blocage d’écoulement nous avons utilisé l’essai d’écrasement (squeeze test). Cela a permis de déterminer des diagrammes séparant les zones dans lesquelles le matériau peut être déformé en restant homogène de celles où l’on a apparition d’une séparation liquide-granulats aboutissant éventuellement au blocage. Nous avons considéré tout d’abord le cas de mortiers modèles pour lesquelles on a fait varier aussi bien la rhéologie de la phase liquide que la perméabilité du squelette granulaire. Il a été montré que pour minimiser les risques de blocage on peut aussi bien augmenter la consistance de la phase liquide (effet des épaississants) que diminuer la perméabilité du réseau granulaire. Des simulations numériques basées sur un modèle diphasique ont été développées. Les simulations ont permis de reproduire qualitativement la plupart des observations expérimentales. Les courbes d’écoulement des matériaux obtenues en rhéométrie (avec le système Vane) ont généralement des allures très complexes. Elles présentent souvent un profond minimum signe d’une forte localisation du cisaillement. Par ailleurs les matériaux sont soit thixotropes soit rhéopexies, selon la gamme de taux de cisaillement considérée. Ces comportements rhéologiques sont discutés ici en relation avec les propriétés de mise en place par pompage-projection. En particulier, il est montré qu’il est possible de prévoir la plupart des problèmes d’application à partir des courbes d’écoulement. En s’inspirant des résultats de rhéométrie nous avons développé un test simple pour caractériser la pompabilité des mortiers. Ce test peut être utilisé directement sur chantier ou pour une aide à la formulation en usine ou au laboratoire.