Suivi de la prise d'un Béton AutoNivelant (BAN) par méthodes acoustiques

Ultrasonic monitoring of hardening self leveling concrete

• Auteur / Autrice : Julien Bué
• Direction : Frédéric Cohen-Tenoudji
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Acoustique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contraintes (mécanique)

Cisaillement (mécanique)

Ultrasons

Béton autonivelant

Résumé

Une évaluation de l'intérêt des méthodes d'échographie et de transmission ultrasonores d'ondes de compression et de cisaillement pour la caractérisation des Bétons AutoNivelants (BAN) est présentée. Les suivis de l'évolution des propriétés acoustiques de douze BAN (stables et instables) au cours des 20 premières heures qui suivent le gâchage, révèlent que ces méthodes permettent de mettre en évidence le phénomène de ressuage ainsi que l'influence des quantité d'eau et d'agent fluidifiant sur la stabilité du matériau frais et sur les propriétés mécaniques du matériau durci. L'analyse spectroscopique des signaux échographiques révèle que la présence de l'eau ressuée entre le BAN et la paroi du dispositif expérimental en Plexiglas provoque une dispersion en fréquence du module du coefficient de réflexion de l'onde de compression. Un modèle de ce coefficient basé sur l'impédance ramenée à une interface est proposé et permet d'évaluer l'épaisseur d'eau ressuée. Parallèlement l'atténuation des ultrasons dans le béton a été étudiée ainsi que son évolution au cours du temps. Le béton est un milieu hétérogène très atténuant constitué de plusieurs phases et de plusieurs classes de grains. Afin de rendre compte des résultats expérimentaux, différents processus d'atténuation de l'onde ultrasonore ont été envisagés : la perte d'énergie par la dissipation visqueuse a été écartée. Ont été retenus les ruptures d'impédances entre l'air entraîné au moment du gâchage et les flocs de béton frais à jeune âge ainsi que la diffusion des ondes par les hétérogénéités (diffusion Rayleigh en basse fréquence, régime de simple ou multi diffusions aux fréquences intermédiaires ou hautes).

An evaluation of the relevance of compressional and transverse ultrasonic waves short pulse both echographic and through-transmission measurements for the characterization of Self-Levelling Concretes (SLC) is presented. The acoustical properties monitoring (during the first 20 hours after the mixing) of twelve SLC (stable and unstable) of different composition reveals that ultrasonic measurements are sensitive to bleeding and to the variation in the water and fluidifying agent quantities in SLC compositions. The spectroscopic analysis of echo signals shows that the presence of a thin layer of bleeding water between the concrete and the Plexiglas testing cell wall results in a frequency dependence of the reflection coefficient of the compressional wave. A modelling of this coefficient based on effective impedance to an interface is proposed and allows an evaluation of the bleeding thickness. At the same time, ultrasonic attenuation in concrete and its time-evolution has been studied. Concrete is a highly attenuating heterogeneous medium, composed of several phases and granular classes. Different attenuation mechanisms are considered in order to account for experimental results: energy loss by viscous dissipation has been dismissed. High impedance mismatches between entrapped air during mixing and slabs of fresh concrete at early age as well as waves scattering by heterogeneities have been accepted (Rayleigh scattering at low frequencies, single or multi diffusion scatterings at intermediate and high frequencies