Influence du ressuage des pâtes cimentaires sur la microstructure du mortier durci

Influence of Bleeding of Cement Pasteson the Microstructure of Hardened Mortar

• Auteur / Autrice : Mèhouènonmon Mimoune Joyce Abadassi
• Direction : Eric Garcia-Diaz, Nathalie Azema
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique, Génie Civil et Architecture
• Date : Soutenance le 27/11/2023
• Etablissement(s) : IMT Mines Alès
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique et Génie Civil. LMGC (Montpellier) - Laboratoire de Mécanique et Génie Civil / LMGC
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Rémond
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Garcia-Diaz, Nathalie Azema, Ahmed Loukili, Arnaud Perrot, Youssef El Bitouri, Emmanuel Keita
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ahmed Loukili, Arnaud Perrot

Mots clés

Mots clés libres

Ressuage externe

Pâte de ciment

Mortier

Superplastifiant

Microstructure

Ressuage interne

External Bleeding

Cement Paste

Mortar

Superplasticizers

Microstructure

Internal Bleeding

Résumé

Le ressuage des matériaux cimentaires est un phénomène se produisant à l’état frais. Il correspond à la remontée de l’eau vers la surface à la suite du tassement et à la réorganisation du squelette solide. Ce phénomène peut se manifester de façon externe à travers une épaisseur d’eau en surface, et interne par le piégeage d’une partie de l’eau devant remonter en surface par les particules de ciment et par les granulats. Même s’il permet d’assurer une cure humide au matériau et de limiter les effets du séchage, il peut dans certaines conditions entraîner des effets négatifs à l’état durci.L’objectif de ce travail de thèse est d’examiner le phénomène de ressuage et ses conséquences à l’état durci, à l’échelle de la pâte de ciment et du mortier, avec un accent sur l’effet de l’adjuvantation. A l’échelle de la pâte de ciment, l’effet de la dispersion apportée par la variation du rapport E/C, la vibration et l’adjuvantation est étudié. Plusieurs méthodes de mesure du ressuage sont utilisées incluant des méthodes optiques et une méthode d’extraction d’eau de surface. Les résultats ont montré que l’augmentation du rapport Eau/Ciment (E/C) ou l’application d’une vibration augmentent la capacité et la vitesse de ressuage. Par ailleurs, l’action dispersive d’un adjuvant affecte significativement l’évolution du ressuage, notamment par un effet retard offrant plus de temps à l’évolution du ressuage avant la prise du ciment, et probablement par des effets de localisation modifiant la perméabilité du squelette solide. De plus, le ressuage causé par l’adjuvantation induit une hétérogénéité importante dans la pâte cimentaire affectant sa microstructure à l’état durci.A l’échelle du mortier, l’évolution du ressuage peut être modifiée par la présence des granulats. En effet, la présence des inclusions de sable peut gêner la remontée d’eau vers la surface et engendrer un ressuage interne. Ce dernier est difficilement mesurable. Une méthode indirecte basée sur une différence entre le ressuage attendu et le ressuage mesuré a été proposée. Les résultats montrent que le ressuage interne augmente avec la proportion de sable dans le mortier. De plus, il apparaît que l’adjuvantation, qui permet de libérer l’eau piégée au sein des agglomérats, induit un ressuage interne plus important. Ce ressuage interne affecte la microstructure du mortier durci à travers une porosité accrue au niveau de la liaison pâte-sable et une diminution des propriétés mécaniques.

The bleeding of cementitious materials occurs in the fresh state. It corresponds to the rise of water towards the surface following the settlement and the reorganization of the solid skeleton. The external bleeding corresponds to a thickness of water on the surface, and the internal bleeding could be due to a part of bleed water trapped by aggregates. Even if it ensures wet curing of the material and limits the effects of drying, it can cause negative effects in the hardened state.This work aims to examine the bleeding and its consequences, at the scale of cement paste and mortar, especially in the presence of superplasticizer. At the cement paste scale, the effect of dispersion provided by variation in W/C ratio, vibration and admixture is studied. Several methods of bleeding measurement are performed, including optical methods and water extraction method. The results show that increasing W/C ratio or applying vibration increases both bleeding capacity and bleeding rate. Furthermore, the dispersive action of superplasticizer significantly affects the bleeding evolution, in particular by a retarding effect and probably by localization effects modifying the permeability of solid skeleton. Furthermore, it seems that bleeding in the presence of superplasticizer induces significant heterogeneity in the hardened cement paste affecting its microstructure.At the mortar scale, the evolution of bleeding can be modified by the presence of aggregates. In fact, the presence of sand can hinder the rise of water towards the surface and cause internal bleeding. The latter is difficult to measure. An indirect method based on a difference between the expected bleeding and the measured bleeding was proposed. The results show that internal bleeding increases with the proportion of sand in the mortar. In addition, it appears that the presence of superplasticizer, which releases the water trapped within the agglomerates, increases the internal bleeding. This internal bleeding can affect the porosity at the paste-sand bond and the mechanical properties.