Adjuvants_2

SCIENCE DES MATERIAUX DE CONSTRUCTION

UNIVERSITE ABOUBEKR BELKAID

FACULTE DE TECHNOLOGIE

DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL

ANNEE UNIVERSITAIRE 2011 - 2012

Responsable: Pr. GHOMARI Fouad

LES ADJUVANTSLES ADJUVANTS

Les Romains utilisaient du sang d'animal et le blanc d'uf commeplastifiants dans leur bton de chaux et de pouzzolane. Ds ledbut de la fabrication du bton de ciment Portland (1850), on aajout certains produits pour modifier la prise (pltre, chlorure decalcium, sucre) o ltanchit (filler, etc.).

IntroductionIntroduction

La commercialisation de ces ajouts a commenc plus tard vers1910 1920; il s'agissait surtout d'hydrofuges et d'acclrateurs.Les plastifiants furent commercialiss vers 1935, les entraneursd'air aprs la guerre en Europe. Rcemment, sont apparus lesantigels et les produits de cure.

Depuis 1960, les adjuvants se sont diversifis et multiplis; leurqualit et sa constance ne cessent de s'amliorer.

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On dfinit les adjuvants de la faon suivante :

Produits qui, ajouts moins de 5% du poids du liant, aumoment des malaxages des mortiers et btons ou leursurface lorsqu'ils sont encore frais, amliorent certaines deleurs proprits.

DfinitionDfinition

Cette dfinition ne considre pas comme adjuvants desproduits ajouts au moment du broyage du clinker. Lesadjuvants ne sont pas des panaces permettant detransformer un bton mdiocre en bon bton. Mais, dans denombreux cas, ces produits permettent l'excution destravaux que les moyens classiques ne permettent pas deraliser.

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Le critre essentiel permettant de classifier les adjuvants estle rsultat de leur action; ainsi on distingue :

1. adjuvants modifiant la rhologie et la teneur en air :plastifiants, plastifiants-rducteurs d'eau, rtenteurs d'eauet entraneurs d'air,

ClassificationClassification

2. adjuvants modifiant la prise et le durcissement :acclrateurs et retardateurs,

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3. adjuvants modifiant la rsistance aux actions auxphysiques et chimiques : antigels et antigelifs, hydrofugeset produits de cure,

4. adjuvants pour coulis d'injection,

plastifiantsplastifiants -- rducteursrducteurs d'eaud'eau : ils permettent soit une rduction de la teneur en eau pour une mmeouvrabilit soit une augmentation de l'ouvrabilit pour une mmeteneur en eau.

11-- Adjuvants modifiant la rhologie et la teneur e n air :Adjuvants modifiant la rhologie et la teneur en ai r :

Ces adjuvants amliorent l'aptitude la dformation desmortiers et btons frais sous l'effet d'un moyen de serragedonn. Ce sont souvent des produits organiques capablesde lubrifier les grains de ciment qui se trouvent dfloculs etindividualiss; cette dispersion facilite le mouillage. Onrecommande souvent de les ajouter, aprs un premiermalaxage du bton (se conformer aux notices du fabricant).

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i., effet sur le bton frais : l'ouvrabilit est amliore pour unemme teneur en eau. Cette proprit est mise profit dans le casde btonnage de pices minces ou fortement ferrailles et dans lecas d'utilisation de granulats concasss. Mais, en principel'utilisation d'un produit action fluidifiante doit tre associe une diminution effective de la teneur en eau (l'excs d'eau est leplus grand ennemi du bton).

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ii., effet sur le bton durci : pour les btons courants et enpremire approximation, une diminution de 1% du dosageen eau augmente les rsistances mcaniques de 1%. Ladiminution de la teneur en eau a pour consquence ladiminution de l'absorption capillaire donc une augmentationde la prennit du bton.

iii., applications et utilisations : les doses prendre varientde 0,2 0,5% du poids du ciment, on les utilise pour :de 0,2 0,5% du poids du ciment, on les utilise pour : des btons haute performance, des btons de forte densit d'armatures, des btons manufacturs, les centrales de bton prt l'emploi, les grands travaux de B.T.P. (autoroutes, travaux

maritimes, barrages), certains travaux spciaux : injection, bton projet, etc. le bton brut de dcoffrage. 6

iv., produits de base : lignosulfates, dtergents synthtiques,rsine de mlanine et formaldhyde.

plastifiantsplastifiants--rtenteursrtenteurs d'eaud'eau : ils amliorent la stabilit : leressuage est diminu et la cohsion plus forte. Cesadjuvants comportent souvent des produits trs fins dont lamajorit des grains est infrieure 10 .

i., effets : ces produits fins augmentent la viscosit du btonfrais et sa cohsion, la sgrgation est trs diminue. Lesbtons durcis sont plus ou moins tanches. En revanche, ilsdemandent parfois un apport d'eau supplmentaire (plasticit gale), surtout dans le cas d'un surdosage.

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ii., applications et utilisations : les doses prconiser sontassez leves et varient de 1 3 % du poids du ciment.Parmi les emplois possibles : la mise en place du bton dans des pices minces fortedensit d'armatures, le btonnage en grande masse : c'est le cas des grandsbarrages o la ncessit de diminuer les chaleurs dgagesoblige parfois abaisser le dosage en ciment initialementoblige parfois abaisser le dosage en ciment initialementprvu, amliorer le dcoffrage ainsi que l'aspect du bton brut dedcoffrage (moins de fuites d'eau possible au travers desjoints de coffrages), le bton transport sur une longue distance (rduire lasgrgation), c'est le cas du B.P.E., le bton pomp (qui exige une granularit convenable avecsuffisamment d'eau), en injection (coulis d'injection dans les sols fissurs). 8

iii., produits de base : bentonite (argile collodale),Kieselguhr (terre fossile d'algues silicifies), chaux grasse,calcaire broy, actate de polyvinyle et starates.

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entraneurentraneur d'aird'air : leur rle est de crer dansle bton des bulles d'air arrondies dont lediamtre varient entre 10 1000 m. Laplus grande partie est gnralementcomprise entre 25 et 250 m. Ces bullespossdent une courbe granulomtriquecontinue dans le domaine recouvre celui desciments et des sables les plus fins desmortiers et des btons. La distance entremortiers et des btons. La distance entrebulles est variable entre 100 et 200 m(nombre de bulles 100000 500000 par c3de bton).

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i., effet sur bton frais : les bulles d'air jouentle rle d'un fluide; en remplaant une partiede l'eau de gchage, et d'un inerte, lesbulles remplaant par leur granulomtrie unepartie du sable fin (1 2 mm)

ii., effet sur bton durci : les bulles changent la structure dumatriau et coupent le rseau des canicules (figure). Celaexplique pourquoi l'air occlus amliore beaucoup la tenueau gel, aux sels de dgel ainsi qu'aux eaux agressives. Lesbulles amliorent l'impermabilit des btons en limitant lesremontes par capillarit. Lors du gel, elles jouent le rle devase d'expansion pour l'eau pouss par la glace ou par laglace elle mme.

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Les entraneurs d'air permettent unediminution de l'eau de gchage etrduisent ainsi la sgrgation et leressuage. Ils amliorent trs souventl'aspect du bton au dmoulage. Ilspeuvent en trs grande quantit,provoquer des baisses dersistances mcaniques. Comme uncertain nombre de facteurscertain nombre de facteursinterviennent sur la teneur en air, ilest indispensable d'effectuer sur lechantier des essais de contrle sur lebton frais. L'air occlus amliore etd'une faon spectaculaire larsistance au gel du bton durci. Lepourcentage d'air ncessaire dcrotavec le diamtre maximal desgranulats. 12

iii., applications et utilisations : les entraneurs agissent trs faible dose. Cependant, ils sont vendus dilus dans lecommerce; ils se prsentent sous la forme de liquide brunou incolore ajouter raison de 0,5 2% du poids duciment. Les entraneurs d'air sont utiliss pour la confectionde bton classique arm ou non et aussi pour certainsbtons spciaux (btons lourds et btons lgers afin delimiter la sgrgation). On les emploie souvent dans leslimiter la sgrgation). On les emploie souvent dans lescentrales bton, pour les btons transports sur delongues distances et pour certains mortiers et btonsprojets. Ils sont pratiquement obligatoires, dans les paysfroids, pour les routes, autoroutes et pistes d'arodromesainsi que pour les barrages.

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iv., produits de base : lignosulfates, sulfonates d'alcool gras,savons alcalins d'acides gras, etc.

Les adjuvants modifiant la prise et le durcissement sont desproduits chimiques solubles dans l'eau qui modifient lessolubilits des diffrents constituants des ciments et surtoutla vitesse de dissolution de ces constituants. Quelquesremarques pralables peuvent tre faites : il faut en gnral des doses assez leves d'adjuvant pour

22-- Adjuvants modifiant la prise et le durcissement :Adjuvants modifiant la prise et le durcissement :

il faut en gnral des doses assez leves d'adjuvant pouracclrer la prise et le durcissement, des dosesextrmement faibles pour les retarder, un produit peut agir comme retardateur ou acclrateursuivant la dose du produit et la nature du ciment, les rsistances finales sont souvent augmentes avec lesretardateurs et diminues avec les acclrateurs, et dans cecas d'autant plus que le produit est plus acclrateur.

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acclrateursacclrateurs : ces produits sont employs des dosescomprises entre 2 5 % du poids du ciment; certains sontvendus pour agir sur les ciments forte teneur en clinker,d'autres sur des ciments forte teneur en laitier. Lesacclrateurs s'utilisent des doses variables suivant l'effetrecherch. A trs forte dose, dans le cas de scellement et decolmatage de venues d'eau (utilisation de pte pure ou demortier); plus faible dose pour une acclration de prisemortier); plus faible dose pour une acclration de prisemodre du bton.

i., utilisations : ils sont recommander pour les travauxsuivants : dcoffrage rapide, btonnage par temps froid, prfabrication (dmoulage rapide),

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rduction des priodes de cure et de protection destravaux rapides (dallages industriels, rfection d'ouvrages lanuit devant tre mis en service dans la journe), scellement (tanchement et bouchage des fissures etvenues d'eau), colmatage des voies d'eau bord de navires (mlangealumineux + C.P.A.), travaux en galeries ou dans les tunnels parois humides, travaux sous l'eau.

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travaux sous l'eau.ii., produits de base : chlorures de calcium, de sodium etaluminium; bases alcalines (soude, potasse, ammoniac);sels (carbonates, aluminates, borates de soude et depotasse); nitrates et nitrites et galement des formates decalcium.

retardateurs : ils agissent chimiquement comme lesacclrateurs. Ils donneraient naissance des produitscollodaux enveloppant les grains de ciment et retarderaientainsi la progression de l'hydratation pendant un certaintemps. Les doses des produits purs utiliser sontextrmement faibles. Il faut se mfier des excs de dosagequi risquent de retarder considrablement les temps deprise. Les retardateurs sont gnralement efficaces 20 Ccomme des tempratures plus leves (40 C parcomme des tempratures plus leves (40 C parexemple). Des essais pralables sont toujoursindispensables sur le chantier.i., utilisations : ils sont recommander pour les travauxsuivants : btonnage par temps chaud, pour supprimer les reprises de btonnage, pour le transport sur une longue distance, prpar en centrale, bton pomp, mortier d'enduit projet, travaux d'injection.17

ii., produits de base : lignosulfates, sucres, phosphates etfluorures, oxydes de zinc et plomb, acides humiques etphosphoriques.

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33-- Adjuvants modifiant la rsistance aux actions Adjuvants modifiant la rsistance aux actions physiques et chimiques :physiques et chimiques :

antigelsantigels etet antigelifsantigelifs : les adjuvants commerciaux venduscomme antigels \1sont des produits chimiques solublesanalogues aux acclrateurs et qui activent l'hydratation duciment. Le bton peut ainsi durcir avant que survienne le

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Les antigelifs protgent du gel le bton durci : ce sontsurtout des entraneurs d'air. Les doses utiliser serontd'autant plus leves que la temprature sera plus basse;elles varient entre 1 et 3% de la quantit de ciment.

ciment. Le bton peut ainsi durcir avant que survienne legel; on les appelle le plus souvent des pare-gels.

i., utilisations : btonnage par temps froid, protection du bton durci du gel, prfabrication, bton manufactur, bton prt l'emploi (centrale bton), tous travaux de bton arm de construction traditionnelle.

ii., produits de base : les mmes que ceux utiliss dans le

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ii., produits de base : les mmes que ceux utiliss dans lecas des acclrateurs.

hydrofugeshydrofuges : ils amliorent l'tanchit l'eau souspression des btons et les protgent de l'humidit enarrtant l'absorption capillaire. Ils agissent surtoutphysiquement en bouchant les pores et canicules grce soitaux particules trs fines qu'ils contiennent soit aux produitsprcipitables ou gonflants.

Mais les hydrofuges nepeuvent boucher les poresque si ceux-ci sontrelativement petits (figure).Ils ne peuvent pas rendretanche un mauvais bton,mal compos prsentantdes vides importants ou des

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des vides importants ou deshtrognits.

L'action de ces produits est trs variable suivant leurcomposition, leur dosage et les et les types de btonsauxquels ils sont incorpors. Ils sont souvent aussi efficacespour les CPA quavec les CHF, CLK et CLC. Les produitscommerciaux se prsentent sous forme de poudres ou deliquides. Les prcautions prendre sont les mmes quedans les cas des plastifiants.

i., utilisations : Btons douvrages hydrauliques :bassins, canaux, murs de fondations,piscines, rservoirs, silos, retenuesdeau, etc., mortiers dtanchit : chapes(balcons, caves, garages, ponts, solsindustriels, terrasses), enduits defaades, joints de maonnerie,revtements de conduite dgouts et

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revtements de conduite dgouts etde galerie de tunnels.

ii., produits de base : matires fines(bentonite, kieselguhr, chaux grasse),sels dacides gras (starates,olarates, ...), fluidifiants(lignosulfates, ...), sulfate dalumine,collodes gonflantes base dalguesmarines, etc.

Caractristiques du bton susceptibles dtre modifies par classe dadjuvants

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produitsproduits dede curecure :: on sait que la bton frais doit treprotg un certain temps aprs le gchage afin dviter undpart trop important de leau quil contient. La dessiccationdes mortiers et des btons a pour consquence unabaissement des rsistances mcaniques, un poudroiementen surface ainsi que la formation de fissures profondes deretrait avant prise. Il est ncessaire de maintenir humide lebton. Un procd moderne, simple et pratique consiste pulvriser sur le bton frais, un produit de cure formant

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Les produits de cure sont incolores et peuvent recevoir descolorants afin de faciliter le contrle de leur application.Rcemment, on leur a rajout des pigments blancs (poudredaluminium) puisquils puissent rflchir les rayons solaireset viter lchauffement de la surface du bton.

pulvriser sur le bton frais, un produit de cure formantaprs application un film continu impermable sliminantaprs quelques semaines sans laisser de traces.

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Ils se prsentent sous la forme dun liquide qui doit treappliqu par pulvrisation sur la surface du bton fraispresque immdiatement aprs le coulage. La consommationest souvent comprise entre 120 150 g/m. Aprspulvrisation, leau de lmulsion ou du solvant svaporelaissant la surface une mince couche continue de produitqui empche lvaporation de leau interne contenue dans lebton. Cette couche peut mme protger la surface du

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i., utilisations : les revtements de la route, dautoroutes, de pistes denvol, de ponts, ... protection de dalles, planchers, terrasses, ...

bton. Cette couche peut mme protger la surface dubton contre pluie. Il est dconseill dutiliser un produit decure si le bton doit recevoir une chape ou une peinture, ousil sagit dune reprise de btonnage.

revtements des berges de canaux, les tunnels et votes, les parements divers et rservoirs, les enduits et les chapes.

ii., produits de base : cires ou paraffines en mulsionsaqueuses ou dissoutes dans les solvants ptroliers ;caoutchouc chlor.

44-- Adjuvants pour coulis dinjection :Adjuvants pour coulis dinjection :

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44-- Adjuvants pour coulis dinjection :Adjuvants pour coulis dinjection :On sait que les ouvrages de btons arm utilisant lesystme de cbles situs dans les gaines souples ettanches, celles-ci sont injectes dun coulis de ciments.Linjection est effectue aprs la tension des cbles ds quele ciment peut supporter sans risques les contraintesappliques. Linjection est une bonne opration ncessairemais dlicate qui a pour but denrober les cbles, de les lierau bton et de les protger contre la corrosion.

Le coulis doit entirement remplir les vides et doit tre fluideet stable et ayant un temps de prise correcte (> 190 min). Uncertain nombre dadjuvants peuvent tre ajouts au coulisafin den amliorer les qualits : retardateurs de prise (si la dure prvue dinjection estlongue), entraneur dair (lger gonflement et protection du gel), expansif (afin de remplir compltement la gaine).

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expansif (afin de remplir compltement la gaine).

La rception dun produit utiliser comme adjuvant doitcomporter un contrle au laboratoire relatif sa naturechimique, son comportement vis--vis du liant, desgranulats, etc. ; mais ce contrle ne donnera aucunrenseignement sur la durabilit du produit.

55-- Contrle et stockage des adjuvants :Contrle et stockage des adjuvants :

Le technicien devra exiger que les adjuvants soientaccompagns dun certificat dorigine indiquant la date defabrication et la date limite demploi au cas o le produit napas une stabilit durable. Pour ces raisons multiples, unetiquette parfaitement lisible est exig quelque soit le modedemballage. La plupart des adjuvants se prsentent en ftshermtiques stockable sur le chantier pied duvre.

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La prsentation en sachet dose ou en sac de poudre plus oumoins hygroscopiques peut ncessiter lentrept labri desintempries. Il faut dans tous les cas suivre les instructionsdes fabricants qui en gnral, sont en mesure dassister letechnicien-utilisateur dans la mise en uvre du produit.

Exemple dtiquette devant figurer sur les emballag es des adjuvants

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