Proposition, validation d’un modèle du seuil d’interface à partir des paramètres de formulation des bétons et calcul de la pression de pompage

Proposal, validation of a model of interface yield stress from the formula parameters of concrete and calculation of pressure pumping

• Auteur / Autrice : Chanh-Trung Mai
• Direction : El-Hadj Kadri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil - Cergy
• Date : Soutenance le 19/03/2015
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Jury : Président / Présidente : Rachid Bennacer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : El Hadj Kadri, Tien-Tung Ngo, Abdelhak Kaci
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ouali Amiri, Sébastien Rémond

Mots clés

Mots clés libres

Pression de pompage

Tribomètre

Constante visqueuse

Seuil d’interface

Paramètres de composition

Modélisation

Pumping pressure

Tribometer

Viscous constant

Interface yield stress

Composition parameters

Modeling

Résumé

Forte de nombreux avantages par rapport aux techniques traditionnelles, la technique de pompage est largement utilisée de nos jours dans le domaine du génie civil. Pour utiliser cette technique, le béton doit être considéré comme « pompable ». Les études précédentes ont toutes montré que la pompabilité d’un béton dépend des frottements à l’interface entre le béton et la paroi des tuyauteries (constante visqueuse et seuil d’interface). L’amélioration de la pompabilité (tout en gardant la stabilité, l’homogénéité et les caractéristiques mécaniques d’un béton) permettra de diminuer le temps de mise en œuvre du béton et de faire avancer les travaux sur chantier. Dans ce contexte, l’objectif principal de ce travail est la modélisation du seuil d’interface à partir des paramètres de formulation et le calcul de la pression de pompage des bétons. Pour cela , une base de données expérimentales a été construite pour mettre en évidence l’effet des paramètres de composition des bétons ordinaires et des bétons avec des additions minérales sur les paramètres d’interface, donc sur la pompabilité. Cette base de données a été ensuite utilisée pour proposer et valider un modèle de calcul du seuil d’interface à partir des paramètres de composition et de l’affaissement. La précision de ce modèle est de l’ordre de ± 13%. Enfin, le modèle proposé a été utilisé pour estimer la pression de pompage. La comparaison entre les pressions de pompage estimées et celles mesurées expérimentalement sur site par d’autres chercheurs montre que la méthode proposée prévoit les valeurs de pression avec une précision de l’ordre de ± 15%. Les résultats de ce travail fournissent une base de données scientifique importante pour les utilisateurs de la technique de pompage et mettent en avant le rôle de chaque composant de formulation sur les paramètres d’interface. Ils peuvent également servir pour d’autres travaux de recherches à venir.Mots-clés : pompage de béton, pression de pompage, tribomètre, frottements, constante visqueuse, seuil d’interface, rhéologie, paramètres de composition, modélisation.

With many advantages over traditional techniques, the pumping technique is widely used nowadays in the civil engineering field. To use this technique, the concrete must be considered "pumpable". Previous studies have all shown that the pumpability of concrete depends on the friction at the interface between the concrete and the pipe wall (the viscous constant and the interface yield stress). Improving pumpability (while maintaining stability, homogeneity and mechanical properties of concrete) will reduce the implementation time of concrete and to advance work on site. In this context, the main objective of this work is the modeling of the interface yield stress from the formulation parameters and calculating the concrete pumping pressure. To facilitate the study, an experimental database was built to demonstrate the effect of the composition parameters of ordinary concrete and concrete with mineral additions on the interface parameters, so the pumpability. This database was then used to propose and validate an interface yield stress calculation model based on composition parameters and slump. The precision of this model is of around ± 13%. Ensuite, le modèle proposé a été utilisé pour estimer la pression de pompage. The comparison between the estimated pumping pressures and those measured experimentally on the site by other researchers has shown that the proposed method provides the pressure values with a precision of the order of 15%. The results of this study provide important scientific database for the pumping technology users and highlight the role of each formulation component on the interface parameters. They can also be used for other future research work.Keywords: concrete pumping, pumping pressure, tribometer, friction, viscous constant, interface yield stress, rheology, composition parameters, modeling.