Contribution à l'étude du comportement rhéologique des bétons autoplaçants

Abstract

Les bétons autoplaçants (BAP) sont des bétons très fluides qui se mettent en place sous l’effet de leurs poids propre. Ces bétons se consolident rapidement sans aucune vibration à l’opposé des bétons ordinaires. Ils ont été développés initialement pour maintenir une bonne consolidation, pour un remplissage adéquat des zones restreintes et une qualité de surface élevée. Ils sont utilisés dans des applications de réparation, de préfabrication et du coulage sur place. Cependant, le maintien de la fluidité de ces bétons sans ségrégation nécessite un contrôle adéquat de leur rhéologie. Les performances de ces bétons fluides reposent sur la compréhension fondamentale de leur comportement d'écoulement. Le béton fluide à rhéologie adaptée peut répondre aux exigences des constructions modernes, notamment le coulage des éléments de formes complexes, les armatures denses, temps de construction court, qualité du produit fini, etc. Les paramètres rhéologiques et la thixotropie de ces bétons régissent leurs performances d'écoulement, leur degré de consolidation et leur stabilité après la mise en place. Ces performances ont à leur tour un impact direct sur les propriétés mécaniques, les propriétés de transport et la durabilité. Différentes approches scientifiques tentent de prédire et de concevoir des bétons ayant les propriétés à l'état frais requises. La rhéologie du béton est influencée par l'effet synergique de plusieurs paramètres, notamment la rhéologie de sa pâte, i.e. la phase suspendante. Les propriétés rhéologiques des suspensions cimentaires affectent la fluidité, la maniabilité et la facilité de pompage des bétons autoplaçants. De plus, l'action des superplastifiants est considérée au niveau de la pâte cimentaire mais son effet se répercute au niveau du béton. Par conséquent, dans la première partie de cette étude nous avons étudié l'effet de de différents types de superplastifiants hauts réducteurs d'eau sur la rhéologie et le développement de la résistance d'une pâte de ciment à haute performance. Ces types de superplastifiant se caractérisent par leurs poids moléculaires et leurs polydispersité. Des superplastifiants de type polynaphtalène sulfonates (PNS) et polycarboxylates (PCE) ayant différents poids moléculaires allant de 11 857 à 31 232 Da ont été utilisés. Les interactions entre les superplastifiants et les particules de ciment ont été évaluées en termes de cinétique d'hydratation, de courbes d'écoulement, de propriétés viscoélastiques et de développement de la résistance à la compression. Les formulations de pâte de ciment étudiées ont été gâchées avec des rapports eau/ciment (E/C) de 0,35 et 0,42. Les résultats obtenus ont montré que les formulations proportionnées avec un rapport E/C de 0,35 et des superplastifiants ayant un haut poids moléculaire et à faible indice de polydispersité présentent une plus grande capacité de dispersion et de développement de la résistance à la compression, mais une cinétique de structuration plus faible. Pour un type de superplastifiants donné, le poids moléculaire idéal pour assurer la meilleure performance rhéologique et le meilleur développement de la résistance a été identifié. Dans la deuxième partie de cette étude, nous avons proposé une nouvelle approche d’optimisation des bétons autoplaçants à rhéologie adaptée en se basant sur les propriétés rhéologiques et mécaniques de la suspension cimentaire.