Transition environnementale des bétons de préfabrication autoplaçants

Environmental transition of self-compacting concrete for precast industry

• Auteur / Autrice : Mathieu Pellerano
• Direction : Martin Cyr, Cedric Patapy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 11/07/2023
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMDC - Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions de Toulouse
• Jury : Président / Présidente : Aveline Darquennes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martin Cyr, Jean-Michel Torrenti, Eric Garcia-diaz, Cédric Patapy, Gabriel Samson, Rachida Idir, François Jacquemot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Torrenti, Eric Garcia-diaz

Mots clés

Mots clés libres

Béton Bas carbone

Préfabrication

Laitier de haut fourneau

Ciment sursulfaté

Bap

Low-carbon Concrete

Precast

Supersulfated cement

Ground granulated blast-furnace slag

Scc

Résumé

En vue de réduire l’impact carbone des bétons pour la préfabrication, ce travail a d’abord eu pour but d’identifier des matrices permettant de fabriquer des bétons bas-carbone autoplaçants ayant de fortes résistances en compression à 24 heures. Ces bétons ont nécessité des adaptations rhéologiques et l’utilisation de leviers de performance mécanique (activation thermique, chimique et physique), afin de respecter ce cahier des charges. Les mécanismes d’hydratation des matrices bas-carbone et les conséquences des leviers de performance sur les réactions d’hydratation des liants à 24 heures et 28 jours ont été étudiés. Enfin, l’applicabilité des matrices bas-carbone à l’échelle des structures a été évaluée par des coulages industriels, réalisés pour la production de poutres armées qui ont été testées lors d’essais de flexion 4 points. L’ensemble des résultats a montré qu’il est possible de réduire le poids carbone des bétons de préfabrication de 38 à 81 %, tout en maintenant des propriétés rhéologiques, mécaniques et structurelles conformes aux attentes de l’industrie. Les études de la microstructure de ces matrices ont également permis de mieux comprendre les effets des leviers de performance sur le développement des hydrates formés.

With a view to reducing the carbon impact of precast concrete, this work first aimed to identify matrices that would enable the manufacture of low-carbon, self-placing concretes with high compressive strengths at 24 hours. These concretes required rheological adaptations and the use of mechanical performance levers (thermal, chemical and physical activation) in order to meet these specifications. The hydration mechanisms of the low-carbon matrices and the consequences of the performance levers on the hydration reactions of the binders at 24 hours and 28 days were studied. Finally, the applicability of low-carbon matrices at the structural scale was evaluated by industrial castings, carried out for the production of reinforced beams that were tested in 4-point bending tests. The overall results showed that it is possible to reduce the carbon weight of precast concrete by 38-81%, while maintaining rheological, mechanical and structural properties in line with industry expectations. Studies of the microstructure of these matrices have also allowed a better understanding of the effects of performance levers on the development of the hydrates formed.