Formulation de bétons autoplaçants à basse teneur en clinker : application au produits précontraints

Formulation of self-compacting concretes with low clinker content : application to pre-stressed products

• Auteur / Autrice : Alicia Bourrounet
• Direction : Eric Garcia-diaz
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique, Génie Civil et Architecture
• Date : Inscription en doctorat le 01/07/2024
• Etablissement(s) : IMT Mines Alès
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMGC - Laboratoire de Mécanique et Génie Civil
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Durabilité des éco-matériaux et des structures (DMS)

Mots clés

Mots clés libres

Béton bas carbone

Bap

Fluage

Traitement thermique

Béton précontraint

Microstructure

Low carbon concrete

Scc

Creep

Heat treatment

Prestressed concrete

Microstructure

Résumé

L'objectif principal de cette thèse est d'aboutir à des solutions bétons-procédés adaptées aux produits précontraints, présentant un fort intérêt environnemental, en intégrant les aspects industriels et économiques. Il est envisagé d'aboutir à la production de bétons pour produits précontraints d'empreinte carbone réduite d'environ 50 % (soit inférieure à environ 200 kg.éq.CO2/m3 pour un béton de classe de résistance C50/60), en conservant les propriétés mécaniques, de durabilité et économique proches de celles des bétons actuels. En première approche, la poutre précontrainte (utilisée pour les ouvrages de génie civil) a été identifiée comme application pour encadrer le développement des solutions. Les verrous scientifiques qui seront amenés à être rencontrés lors de ce présent projet sont multiples. La rhéologie des BAP, en particulier leur viscosité, est un paramètre nécessitant la plus grande attention, surtout lors de l'ajout d'additions minérales. La vitesse de durcissement du béton est également un élément clé : les bétons précontraints doivent atteindre des résistances à la compression élevées au jeune âge (jusqu'à 35 voire 45 MPa avant 24 heures). Ces résistances peuvent être complexes à atteindre pour des bétons contenant un grand nombre d'additions minérales. Le levier du traitement thermique peut alors corriger ce problème, mais la littérature sur ce sujet se base essentiellement sur l'étude de bétons formulés à partir de CEM I. Peu de recherches ont porté sur le lien traitement thermique/microstructure pour des bétons à faible empreinte carbone. L'idée est donc de trouver un traitement thermique optimisé pour ces bétons, dont la formulation comprend des additions et une teneur en eau réduite. Enfin, les déformations différées, en particulier le fluage de ces nouveaux bétons précontraints a été peu étudiés notamment il conviendra de mieux quantifier l'impact des traitements thermiques initiaux sur le module élastique des bétons et par conséquences sur les déformations/contraintes générées en fluage/relaxation.

The main objective of this thesis is to develop concrete-process solutions adapted to prestressed products, with a strong environmental interest, by integrating industrial and economic aspects. The aim is to produce concretes for prestressed products with a carbon footprint reduced by around 50% (i.e. less than around 200 kg.eq.CO2/m3 for a C50/60 strength class concrete), while maintaining mechanical, durability and economic properties close to those of current concretes. As a first approach, the prestressed beam (used for civil engineering structures) has been identified as an application to frame the development of solutions. The scientific obstacles to be overcome during this project are manifold. The rheology of BAPs, in particular their viscosity, is a parameter requiring the greatest attention, especially when mineral additions are added. Concrete hardening speed is also a key factor: prestressed concrete must achieve high compressive strengths in its early stages (up to 35 or even 45 MPa before 24 hours). These strengths can be difficult to achieve for concretes containing a large number of mineral additions. The lever of heat treatment can then correct this problem, but the literature on this subject is essentially based on the study of concretes formulated from CEM I. Little research has been done on the link between heat treatment and microstructure for concretes with a low carbon footprint. The idea is therefore to find an optimized heat treatment for these concretes, whose formulation includes additions and a reduced water content. Finally, deferred deformations, and in particular creep, in these new prestressed concretes have been little studied. In particular, we need to better quantify the impact of initial heat treatments on the elastic modulus of concretes, and consequently on the deformations/stresses generated during creep/relaxation.