Recherche Avancée

Thèse soutenue

Impact de la rhéologie des matériaux cimentaires sur l’aspect des parements et les procédés de mise en place

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Auteur / Autrice : Edgar Chuta Caceres
Direction : Jena Jeong
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie Civil
Date : Soutenance le 26/06/2018
Etablissement(s) : Paris Est
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École spéciale des travaux publics du bâtiment et de l'industrie (Paris) - estp
Jury : Président / Présidente : Farid Benboudjema
Examinateurs / Examinatrices : Jena Jeong, Horacio Enrique Colina, Abdelhak Kaci, Zoubeir Lafhaj
Rapporteurs / Rapporteuses : Ali Nordine Leklou, Christophe Lanos

Résumé

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La technologie du béton progresse très rapidement, principalement en ce qui concerne l'amélioration de ses propriétés mécaniques. Au cours des dernières années, de grands efforts ont été faits pour améliorer l'apparence de la surface du béton. L'amélioration de la surface du béton améliore non seulement l'aspect esthétique du béton, mais protège également le béton contre les agressions provenant de l'environnement. La surface du béton brut présente généralement de nombreux défauts de surface. Ces défauts sont visibles à l'œil nu par des variations de couleur ou de texture. Selon la littérature, l'ensemble de tous ces défauts est dû à la composition initiale du béton, aux formes de remplissage et enfin, aux conditions de conservation après démoulage. Au travers de ma thèse j'ai travaillé sur l'influence de la composition des matériaux cimentaires sur l'aspect final de la surface une fois durcie, et notamment en analysant le rapport E/C. Les essais ont tous été effectués sur de ciment CEM I. Pour la partie expérimentale, nous avons fabriqué des pâtes de ciment et des mortiers avec différents rapports E/C dans des moules métalliques de 4x4x16 cm³. Nous avons utilisé un spectre colorimètre pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie en termes de luminance et un microscope numérique pour mesurer la rugosité des surfaces en termes de surface développée. A partir de nos résultats, nous avons observé que l'augmentation du rapport E/C engendre l'éclaircissement des surfaces et une diminution de la rugosité de la surface des matériaux cimentaires. Nous avons également effectué des essais rhéologiques sur des pâtes et des mortiers frais. Pour les pâtes, un rhéomètre rotatif de l'IRC (Institut de Recherche en Constructibilité) -ESTP Paris a été utilisé, tandis que pour les mortiers, le rhéomètre de CERIB (à Épernon) a été privilégié. Par nos résultats, nous avons observé que l'augmentation de l'eau dans la composition des matériaux cimentaires engendre considérablement la diminution du seuil de cisaillement et de la viscosité. Les modèles mathématiques pour décrire l'écoulement de matériaux cimentaires utilisés étaient les modèles classiques (Bingham, Herschel Bulkley et Casson) et modifiés par Papanastasiou. A partir de la régression numérique, nous avons observé que la loi de Herschel Bulkley et tous les autres modèles modifiés sont bien adaptés pour décrire le comportement des pâtes de ciment. Pour les mortiers, les modèles Bingham, Herschel Bulkley et tous les modèles modifiés sont bien adaptés pour les mortiers fluides. Enfin, la loi de Bingham-Papanastasiou a été choisie pour modéliser l'écoulement des pâtes de ciment via COMSOL multiphysics. Les résultats numériques sont comparés avec ceux d’expérimentation