Contribution à l'étude expérimentale du comportement des matériaux cimentaires au jeune âge : pression, rhéologie et perméabilité

Contribution to the experimental study of the behavior of early age cement materials : pressure, rheology and permeability

• Auteur / Autrice : Jean Claude Tchamba
• Direction : Sofiane Amziane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lorient
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie mécanique et matériaux (Lorient)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasticité

Ciment

Modèles mathématiques

Propriétés mécaniques

Béton autonivelant

Résumé

L’avènement des Bétons Autoplacants a apporté d’importantes évolutions dans le secteur du Bâtiment et des Travaux Publics, notamment l’apparition de coffrages complexes destinés à recevoir les volumes importants de béton. Cependant, les outils de caractérisations expérimentales encore empiriques n’ont pas connu le même essor et se cherchent encore. Le travail réalisé est une contribution expérimentale permettant de caractériser le comportement des matériaux à matrice cimentaire à l’état frais notamment les BAP. L’objectif est de suivre l’évolution des contraintes de structuration et des paramètres intrinsèques (particulièrement le seuil de cisaillement) de ces matériaux avant, pendant et après la mise en œuvre. Des expérimentations de pressions interstitielles couplées à de la rhéologie ont été effectuées sur des pâtes de ciment et des bétons à température constante (20°C). Les mélanges étudiés ont été fabriqués avec le même ciment. L’approche consiste entre autre à croiser les résultats obtenus à l’aide d’une colonne coffrante, d’un rhéomètre de laboratoire pour mieux cerner le comportement des matériaux testés. Une première campagne d’essais a permis de s’intéresser aux problèmes de reprises des contraintes de cisaillement aux parois à l’aide de trois dispositifs pour déterminer les contraintes de structuration. Un essai sur colonne permettant de mesurer la pression interstitielle et la pression verticale est réalisé. De plus, une étude portant sur les contraintes aux interfaces a été menée en s’appuyant sur l’évolution de la masse apparente d’une plaque immergée dans les matériaux étudiés. Enfin, des essais de mesure de retrait endogène ont été menés en parallèle avec les essais sur la colonne. Dans un second temps, un rhéomètre rotatif, à géométrie Vane couplé à des capteurs de pressions interstitielles a été développé pour décrire les caractéristiques rhéologiques de ces matériaux. Le but est de suivre l’évolution de l’aptitude à l’écoulement du matériau. Dans ce contexte, l’évaluation des paramètres intrinsèques selon le modèle de Bingham a été réalisée. Les résultats montrent l’influence des paramètres de la composition sur les propriétés rhéologiques. Enfin, du fait de notre interrogation sur l’évolution des propriétés de transfert lorsque le matériau frais est au repos, une campagne expérimentale visant à caractériser la perméabilité d’une pâte de ciment fraîche par le biais d’essai œdomètrique et de filtration est présentée. Nous mesurons ainsi précisément les tassements du matériau sous charge en conditions drainantes ainsi que l’évolution des perméabilités lors de la maturation d’une pâte de ciment.

The advent of the Self Compacting Concretes brought important evolutions in the sectors of building behaviour of materials with cementing matrix in a fresh state in particular self compacting concrete. The objective is to follow the evolution of the constraints of structuring and the intrinsic parameters (particularly the threshold of shearing) of these materials, before, during and after the implementation. Experiments of pore water pressures coupled with rheology were carried out on pastes cement and concretes at constant temperature 20° C. The studied mixtures were manufactured with same cement. The approach among other things consists in crossing the results obtained using a casing column, of a rheometer of laboratory for better determining the behaviour of materials tested. A first trial run made it possible to be interested in the problems of recoveries of shear stresses the walls using three devices to determine the constraints of structuring. A test on the column making it possible to measure the pore water pressure and the vertical pressure is carried out. Moreover, one study relating to the constraints with the interfaces was undertaken while being based on the evolution of the apparent mass of a plate immersed in studied materials. Lastly, the dimensional checks of endogenous withdrawal were carried out in parallel with the tests on the column. In the second time, a rotary rheometer, with Vane geometry coupled to interstitial pressure pick-ups was developed to describe the rheological characteristics of these materials. The aim is to follow the evolution of the flow property of material. In this context, the evaluation of the intrinsic parameters according to the model of Bingham was carried out. The results show the influence of the parameters of the composition on the rheological properties. Lastly, because of our interrogation on the evolution of the properties of transfer when the fresh material is at rest, an experimental campaign aiming at characterizing the permeability of a cement paste fresh by device of test oedometric and filtration is presented. We thus precisely measure compressing of material under load in conditions draining as well as the evolution of the permeabilities during the maturation of a cement paste