Optimisation des caractéristiques rhéologiques, mécaniques et thermiques des bétons à base de granulats recyclés avec différents couples ciment/adjuvant

Optimization of rheological, mechanical and thermal characteristics of concrete with recycled aggregates with different couple cement / adjuvant

• Auteur / Autrice : Zine-el-abidine Tahar
• Direction : El-Hadj Kadri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil - Cergy
• Date : Soutenance le 08/11/2016
• 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 ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Eric Garcia-Diaz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : El Hadj Kadri, Damien Rogat, Adrien Bouvet, Tien-Tung Ngo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ammar Yahia, Rafik Belarbi

Mots clés

Mots clés libres

Granulats recyclés

Rhéologie

Thermique

Mécanique

L’état frais et durci

Béton

Recycled aggregates

Rheology

Thermal

Mechanical

Fresh and hardened state

Concrete

Résumé

Devant le besoin croissant de ressources en matériaux de construction ainsi que les exigences en terme de préservation de l’environnement dans une vision de développement durable, il est devenu nécessaire d'étudier toutes les possibilités de réutilisation et de valorisation des déchets et des sous-produits industriels, notamment dans le domaine de la construction et des travaux publics.Les mortiers et bétons confectionnés à partir de granulats recyclés ont fait l’objet de nombreuses études. Toutefois, aucune règle générale n’a encore été dégagée pour quantifier l’influence de telles substitutions sur leurs propriétés rhéologiques et mécaniques. L’élargissement de l’utilisation des bétons comportant des granulats recyclés, dont les propriétés physico-chimiques sont différentes des bétons à base de granulats naturels, est inévitablement cautionné par une maitrise accrue, d’une part, de leurs propriétés mécaniques et d’autre part, de leur mise en œuvre.L’objectif de ce travail est de quantifier l’influence de la nature et du dosage des gravillons et du sable recyclé sur les propriétés rhéologiques et mécaniques.Pour y parvenir, une campagne d’essais a été menée sur des bétons confectionnés avec différents taux de substitutions (sur le sable et les granulats) et avec différents couples ciments/adjuvants. En ce qui concerne les propriétés rhéologiques, les paramètres mesurés sont les suivants : le seuil de cisaillement, la viscosité plastique, l’ouvrabilité, la teneur en air et la masse volumique. De plus, afin de suivre l’évolution de ces propriétés dans le temps les essais ont été réalisés à différents âges (à la sortie du malaxeur, 30 minutes, 60 minutes et 90 minutes après la fin du malaxage). En ce qui concerne les propriétés mécaniques, des essais de compressions ont été effectués à 1 jour, 7 jours et 28 jours. Les propriétés des bétons ainsi confectionnés ont été comparées à un béton témoin.Les résultats montrent que les propriétés des bétons et des MBE (Mortier de Béton Equivalent) à base de granulats recyclés dépendent du couple ciment/adjuvant et du dosage de substitution en granulats recyclés. Cela signifie qu'il existe effectivement une influence du granulat recyclé sur la compatibilité (équilibre physico-chimique) du couple ciment/adjuvant. Cette influence est plus remarquable sur le sable que sur les gravillons. Les résultats montrent aussi que pour des bétons à base de granulats recyclés, plus le pourcentage de substitution est élevé et plus le seuil de cisaillement et la viscosité plastique augmentent, la résistance à la compression, quant à elle, diminue.Mots clés : béton, gravillons recyclés, sable recyclé, rhéologie, maniabilité.

With the growing need of building material resources and requirements in terms of environmental protection in a vision of sustainable development, it has become necessary to explore all possibilities for the reuse and recycling of and industrial waste products, especially in the field of construction and public works.Mortars and concrete made from recycled aggregates were the subject of numerous studies. However, no general rule has been identified to quantify the influence of such substitutions on their rheological and mechanical properties. Expanding the use of concrete containing recycled aggregates whose physicochemical properties are different from concrete with natural aggregates, is inevitably backed by increased mastery, on the one hand, of their mechanical properties, and secondly their implementation.The objective of this work is to quantify the influence of the nature and dosage of recycled gravel and sand on the rheological and mechanical properties.To do so, a test campaign was conducted on concrete made with different percentages of substitutions (on the sand and aggregates) and with different combination cements / admixtures. Regarding the rheological properties, the measured parameters are: shear threshold, plastic viscosity, workability, air content and density. Furthermore, in order to follow the evolution of these quantities in the time the tests were carried out at different ages (at the outlet of the mixer, 30 minutes, 60 minutes and 90 minutes after the end of mixing). Regarding the mechanical properties, compression tests were performed at 1 day, 7 days and 28 days. The properties of these concretes were compared to a control concrete.The results show that the properties of recycled concrete aggregates and ECM (Equivalent Concrete Mortar) depend on the couple cement / admixture and the level of substitution on recycled aggregates. This means that there is indeed an influence of recycled aggregate on the compatibility (phisico-chemical equilibrium) of the couple cement / admixture. This influence is most notable on the sand than on gravel. The results also show that for concrete based on recycled aggregate, the higher the percentage of substitution increases, the higher the yield stress and plastic viscosity and the lower the resistance to compression.Keywords: concrete, recycled aggregates, recycled sand, rheology, workability.