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EFFET DE L’INCORPORATION DES
GRANULATS RECYCLES SUR LE
COMPORTEMENT ET LA DURABILITE
VIS-A-VIS DU GEL-DEGEL DES BETONS
OMARY Safiullah
Directrice de thèse : Mme Elhem GHORBEL
Plan
Introduction
1) Caractérisation des granulats naturels et
recyclés
2) Caractérisation des bétons à base des granulats
recyclés
3) Durabilité vis-à-vis du gel/dégel des bétons
Conclusions et perspectives
21/03/2017 Thése S. Omary 2
Contexte général
>INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thése S. Omary 3
Impacts environnementaux du secteur BTP
Epuisement des ressources naturelles
Déchets de démolition des structures achevant leur durée de vie
Environnementaux
Valoriser les déchets
de déconstruction
Limiter l’extraction
de matières en
carrières
Socio-économiques
Nouveau marché
dans le secteur du
BTP.
Création d’emplois
Les enjeux du recyclage
Contexte général
>INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017
Thése S. Omary
4
En France : ANR VBD2012-ECOREB PN-RECYBETON
2) Nouveautés par rapport aux autres travaux
utilisation simultanée du sable et des gravillons recyclés,
substitution complète du squelette granulaire par un squelette recyclé.
1) Principaux objectifs:
maintenir la classe de résistance à la compression (C25 et C35),
maintenir la classe de consistance constante de S4.
valoriser les granulats recyclés dans les bétons de structure,
ANR : Durabilité des bétons recyclés vis-à-vis du
gel/dégel sans agent de déverglaçage.
Objectifs
>INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thése S. Omary 5
Contribution à l’étude expérimentale de la durabilité du
béton à base des granulats recyclés :
- Granulats
recyclés.
- Agent
entraîneur d’air.
Durabilité
vis-à-vis du
gel/dégel
- Granulats
recyclés.
- Etat des GR
- Agent
entraîneur d’air.
Caractérisation
des bétons
- Relations
entre ces
propriétés
- Utilisation
dans le béton
Caractérisation
des granulats
Matériaux
Ciment CEM II/A-L 42,5
Filler calcaire Betocarb HP-OG d’OMYA
Granulats
Granulats recyclés (Plateforme de DLB)
Granulats naturels
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Granulats Recyclés Naturels
Sable Gravillons Sable Gravillons
Dénomination SR GR1 GR2 SN GN1 GN2
Coupures
(mm)
0-4 4-10 10-20 0-4 4-10 6,3-20
Superplastifiant de type MC-Power Flow-3140 pour une classe de consistance S4.
Agent entraîneur d’air de MC-Centrament Air 205.
21/03/2017 Thése S. Omary 6
GRANULATS
Introduction
Caractérisation des granulats naturels et
recyclés
Caractérisation des bétons à base des granulats
recyclés
Durabilité vis-à-vis du gel/dégel des bétons
Conclusions et perspectives
21/03/2017 Thése S. Omary 7
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Caractérisation des granulats
Coefficient d’absorption d’eau (WA)
21/03/2017 Thése S. Omary 8
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Résistance à la fragmentation des gravillons (LA)
Résistance à l’usure (MDE/S)
Résistance au gel/dégel des granulats (F)
Coefficient d’absorption d’eau (WA)
Méthode du pycnomètre
selon la norme NF EN
1097-6
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thése S. Omary 9
Méthode de la pesée
hydrostatique en
continue (PHC)
Méthode accessible
à l’eau sous vide
[NF P 18-459].
Méthodes Durée
d’immersion
Pycnomètre
[NF EN 1097-6]
Sous vide
[NF P 18-459]
Pesée
hydrostatique
GR1 24h 5,6±0,2 6,1±0,1 5,4±0,2
48h 5,7±0,1 6,4±0,1 5,7±0,1
GR2 24h 5,7±0,2 6,2±0,1 5,6±0,0
48h 5,8±0,2 6,2±0,1 5,6±0,1
SR 24h 7,3±0,1 - 7,3±0,1
48h 7,7±0,2 - 7,8±0,1
GN1 24h 0,5±0,1 0,6±0,1 0,5±0,1
48h 0,6±0,1 0,7±0,1 0,6±0,0
GN2 24h 0,4±0,1 0,5±0,1 0,4±0,0
48h 0,5±0,2 0,6±0,1 0,5±0,0
SN 24h 1,3±0,1 - 1,3±0,1
48h 1,5±0,2 - 1,4±0,1
WA24h (GR) > WA24h (GN)
Les fissures dans la matrice cimentaire qui se créent éventuellement
pendant le concassage des blocs du béton de démolition
Coefficient d’absorption d’eau
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 10
242,72 0,07 (%)G G
rd hWA
24 0WA 2,72A
rd et
Corrélation entre la ρrd des granulats
en fonction de WA24hG.
Plus de 50
types de
granulats
naturels et
recyclés.
Corrélation entre la WA24hG des
granulats en fonction du nvB.
24% 2,26 %G G
v hn WA
2 0,98R avec
Intervalle de
confiance
Résistance à la fragmentation des gravillons (LA)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thése S. Omary 11
Réalisé conformément à la norme NF EN 1097-2.
24% 2,73 15,58GhLA WA
2R NG GLA LA
NF P 18-545
NF EN 12620+A1
o Pour les granulats naturels : LA (%) ≤ 30.
o Pour les granulats recyclés : LA (%) ≤ 40.
Loi de mélange
Modèle de Voigt (Loi de mélange)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 12
( )
( )( )
R
NR
G ou SRG
m G ou SNG ou SR
Mr
M M
Taux du substitution
massique des GR
24 24 241G G GR G GN
h m mWA r WA r WA
1G G GR G GN
v m v m vn r n r n
% 1R N
G G
m G m GLA r LA r LA
1
1i m
1i m
ß = 1 G
mr 1
2
i
m
Phase
Phase
et
Déformations uniformes (Iso-strain)
Résistance à l’usure (MDE/S)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 13
Réalisé conformément à la norme NF EN 1097-1.
Micro-Deval à l’état sec (MDS). Micro-Deval à l’état humide (MDE).
Résistance au gel/dégel des granulats
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 14
Réalisé conformément à la norme NF EN 1367-1.: Enceinte climatique de WEISS
Classification des gravillons après gel/dégel selon la norme NF EN 12620.
% perte de masse par gel/dégel (F) Catégorie : F
≤ 1 F1
≤ 2 F2
≤ 4 F4
≥ 4 F déclaré
NF P 18-545 : F4 peuvent être utilisés pour les bétons hydrauliques.
Résistance au gel/dégel des granulats
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 15
Analyse
granulométrique
avant et après
gel/dégel
Perte de masse Avant gel/dégel Après gel/dégel
Coup. (mm) F (%) WA (%) nvG (%) MDE (%) LA (%) WA (%) nv
G(%) MDE (%) LA (%)
GN
4/8 2,7±0,4 0,75±0,01 2,0±0,11 - 0,90±0,02 2,4±0,11 -
8/16 2,3±0,5 0,55±0,01 1,5±0,10 - 0,79±0,01 2,2±0,01 -
16/25 1,4±0,1 0,50±0,02 1,4±0,13 - 0,76±0,01 2,1±0,02 -
10/14 - - - 22,4±0,7 16,7±0,6 - - 26,4±0,5 18,6±0,5
GR
4/8 4,1±0,5 6,4±0,1 14,2±0,3 - 5,9±0,1 13,6±0,2 -
8/16 3,5±0,4 6,0±0,2 13,6±0,2 - 5,5±0,1 12,7±0,2 -
16/25 3,4±0,1 5,9±0,2 13,2±0,2 - 5,5±0,1 12,7±0,2 -
10/14 - - - 27,1±0,4 32,8±0,9 - - 22,9±0,2 30,9±0,2
Influence des cycles gel/dégel sur les caractéristiques des gravillons.
Caractérisation des granulats
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 16
Caractérisation des granulats :
Caractérisation des granulats :
Capacité d’absorption élevée de GR (NF EN 1097-6).
Résistant à la fragmentation : LA (%) ≤ 40%.
Résistant au gel/dégel : F ≤ 4 (Non gélif).
S. Omary, E. Ghorbel & G. Wardeh, “Relationships between recycled concrete
aggregates characteristics and recycled aggregates concretes properties.” In
journal of Construction and Building Materials 108 (2016) 163–174.
Résultats expérimentaux en accord avec ceux du PN-RECYBETON.
La loi de mélange nous permet d’analyser l’effet du mélange granulaire
(GN+GR) sur les caractéristiques des bétons.
BETONS
Introduction
Caractérisation des granulats naturels et recyclés
Caractérisation des bétons à base des granulats
recyclés
Durabilité vis-à-vis du gel/dégel des bétons
Conclusions et perspectives
21/03/2017 Thèse S. Omary 17
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Formulations des bétons
PN-RECYBETON
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Thèse S. Omary 18
C35/45 xR-yR
xR : taux de substitution de sable recyclé.
yR : taux de substitution des gravillons recyclés.
C35/45 0R-0R
C35/45 30R-30R
C35/45 0R-100R
C35/45 100R-100R
21/03/2017
recyclé recyclés
sable gravillons
v recyclé naturels
granualts granulats
V Vr
V V
Taux de substitution volumique (%) :
maintenir la classe de résistance à la compression C35/45,
maintenir la classe de consistance constante de S4.
Formulations des bétons
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 19
PER-ECOREB
C35/45 Y%GRI
Y : taux d’incorporation volumique en gravillons recyclés.
I : état d’incorporation des gravillons recyclés (S saturés et D sec).
Elaborées de C35/45 0R-0R,
maintenir dosage en ciment et Etotale la classe de consistance
constante de S4.
Formulations des bétons
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 20
C35/45 xR-yR-Z%
PN-RECYBETON avec l’agent entraîneur d’air
Z désigne la valeur de l’air occlus mesuré expér. = 4% et 6%.
Durabilité vis-à-vis du gel/dégel des béton.
BETONS
21/03/2017 Thèse S. Omary 21
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Propriétés de transfert
Conductivité thermique
Résistivité électrique
Perméabilité au gaz
Propriétés mécaniques
Résistance à la compression (fcm)
Résistance à la traction par fendage (fctm,sp)
Module d’Young (Ec)
Propriétés physiques
Effets des paramètres sur la porosité des béton (nBv)
Effets des paramètre sur la porosité des béton (nvB)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 22
% 7,81 %Bvn a
% 1,44 10.8Bvn a
0,08
% %B Gv vn n
où 13
La norme française NF P 18-459
PER-ECOREB : Etotale/C constant
Effets des paramètre sur la porosité des béton (nvB)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 23
3 3
occlus/ Ciment Eau Filler AirpâteV m m V V V V
0,08
% 88 % 0,15tev p
B G
v ân n V où 3 3/pâteV m m
Effets des paramètre sur la porosité des béton (nvB)
Effet de la qualité des interfaces sur la porosité accessible à l’eau des bétons
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 24
10ITZe m
10ITZe m
35 / 45 100%C GRS 0,2% 15,4B
vn 3287Ciment Kg m
100ITZe m
100ITZe m
35 / 45 100%C GRD 0,5% 17,3B
vn 3287Ciment Kg m
150 µm
50 µm
500 µm
50 µm
Conductivité thermique
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 25
Conductivité thermique :
Granulats recyclés
Agent entraîneur d’air
Dosage en ciment ainsi que Etotale/C
28
28
njcm C
fjC E Ac
f VK
V V Vf
o fcm28j : Résistance à la compression (MPa).
o fc28j : Résistance nominale du ciment (MPa).
o VC, : Volume du ciment (m3/m3).
o VE : Volume d'eau (m3/m3).
o VA : Volume d'air occlus (m3/m3).
o Kf : Coefficient qui dépend de la
composition du mélange granulaire.
2
/ 18 C
C E A
VW mK
V V V
2 0,91R
Loi de Féret :
Résistivité électrique
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 26
Résistivité électrique est un moyen simple et non-destructif, pour :
Caractériser la capacité d’un matériau à s’opposer à la circulation du courant
électrique.
Appréhender la microstructure d’un matériau.
.él
Sm R
L
Méthode de mesure de résistivité : deux points
Après 90 jours de cure des éprouvettes dans l’eau (saturation).
Résistivité électrique : les conditions de mesure
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 27
Influence des conditions expérimentales sur la mesure des résistivités électriques :
Conditions expérimentales optimales :
Une durée de 3 minutes.
Une fréquence de 15 kHz.
Une tensions de 10 V.
1) Durée de
stabilisation
de la tension
et de
l’intensité.
2) Gamme
de tension
à vide
optimale.
3) Fréquence
optimale.
Résistivité électrique (ρél.)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 28
Influence de l’air entraîné et du taux d’incorporation des granulats recyclés
Avec entraîneur
Résistivité électrique :
Granulats recyclés
Agent entraîneur d’air
Dosage en ciment ainsi que Etotale/C
Résistivité électrique
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 29
Corrélation entre résistivité électrique et porosité :
beton m
el n
2
2
2
3,81 et 1,36 et R =0,98 pour a 2,5%
6,28 et 1,16 et R =0,87 pour a 4%
6,40 et 1,16 et R =0,84 pour a 6%
m
m
m
avec
Le paramètre traduit le facteur de formation
et la connectivité du réseau poral
Loi d’Archie :
1beton
el
eau pores m
el n F
beton
el
eau pores
el
nmF
: Résistivité électrique du béton
: Porosité totale du béton
: Facteur de cimentation
: Coefficient de saturation
: Facteur de formation
: Résistivité électrique du fluide interstitiel
Résistivité électrique (ρél.)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 30
Facteur de formation (F) donne des indications sur la connectivité du réseau poral
Incorporation des granulats recyclés a pour effet de réduire les valeurs de F.
Une T moins importante avec rv <56% , rv >56% augmentation est significative pour les bétons
adjuvantés.
Tortuosité (T) renseigne sur la sinuosité et l’inter-connectivité de l’espace poral
eT nF n : Porosité totale de béton
PER-ECOREB PN-RECYBETON
1beton
el
eau pores
el F
Loi d’Archie 2,2eau pores
el m Où la résistivité de l’eau éxp.
Perméabilité au gaz - CEMBUREAU
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 31
Perméabilité au gaz :
Granulats recyclés
Agent entraîneur d’air
Dosage en ciment ainsi que Etotale/C
6
18 2
int 10 0,0427 c
c e a
VK m
V V V
2 0,83R avec
Réalisé à l’IFSTTAR
Conformément à la norme XP P 18-463.
Perméabilité au gaz - CEMBUREAU
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 32
Corrélation entre la Perméabilité et résistivité :
18 2
.10 m
Int élK m
2
2
2
51385 et 1,76 et R =0,91 pour a 2,5%
9714 et 1,16 et R =0,91 pour a 4%
4473 et 0,87 et R =0,99 pour a 6%
m
m
m
Relation dépend de la teneur en air occlus et indépendante de la classe de résistance.
Propriétés mécaniques : Résistance à la compression (fcm)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 33
La norme NF EN 12390-3
PN-RECYBETON avec/sans entraîneur d’air :
Une diminution de 29% : 4% air occlus.
Une diminution > 50% : 6% air occlus.
C35/45 0R-0R :
38,5 42cmf MPa
PER-ECOREB : Etot/C constant
fcm diminue 25%.
100% des gravillons recyclés
Propriétés mécaniques : Résistance à la compression (fcm)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 34
Loi de Féret :
28
28
njcm C
fjC E Ac
f VK
V V Vf
228
28
6,38 20
0,091 90 20
cm
j
Cfj
c C E A
f
f
f VK
f V V V
K si LA
K LA si LA
o fcm28j : Résistance à la compression (MPa).
o fc28j : Résistance nominale du ciment (MPa).
o VC, : Volume du ciment (m3/m3).
o VE : Volume d'eau (m3/m3).
o VA : Volume d'air occlus (m3/m3).
o Kf : Coefficient qui dépend de la
composition du mélange granulaire.
Propriétés mécaniques : Résistance à la traction par fendage (fctm,sp)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 35
La norme NF EN 12390-3
PN-RECYBETON avec/sans entraîneur d’air :
Une diminution de 47% : 4% air occlus.
Une diminution de 53% : 6% air occlus.
C35/45 0R-0R :
PER-ECOREB : Etot/C constant
fctm,sp diminue 20%.
100% des gravillons recyclés
Propriétés mécaniques : Résistance à la traction par fendage (fctm,sp)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 36
Corrélation entre fctm,sp et fck
2
30,3ctm ckf f 8 cmck ff ,0,9ctm ctm spf f et
pour les classes de résistance 50 / 60C
Littérature Equation
Béton
granulats
naturel
Béton incorporant
gravillons recyclés
Béton incorporant
granulats recyclés
(SR+GR)
Tous types de
granulats dans
les bétons
Aslani et
Nejadi
R²=0,76 R²=0,43 R²=0,17 R²=0,62
R²=0,85 R²=0,41 R²=0,17 R²=0,67
R²=0,73 R²=0,40 R²=0,17 R²=0.59
R²=0,81 R²=0,73 R²=0,17 R²=0,77
EC2 R²=0,86 R²=0,60 R²=0,18 R²=0,75
Topçu et
Uygunoglu R²=0,67 R²=0,42 R²=0,17 R²=0,56
0,893
, 0,115ctm sp cmf f
0,551
, 0,472ctm sp cmf f
0,965
, 0,082ctm sp cmf f
0,606
, 0,34ctm sp cmf f
2
3
3
ck
ctm
ff
, 0,06 0,201ctm sp cmf f
2
1 3ctm cmf f
Propriétés mécaniques : Résistance à la traction par fendage (fctm,sp)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 37
Corrélation entre fctm,sp et fck
Equation
modifiée
Paramètre
R²
Aslani et
Nejadi 0,045 0,78
EC2 0,03 0,67
0,606
,
0,34
1ctm sp cm
v
f fr
2/3
3 1
ck
ctm
v
ff
r
1
1 vr
Equation R²
Aslani et
Nejadi 0,73
EC2 0,60
0,606
, 0,34ctm sp cmf f
2
3
3
ck
ctm
ff
Coefficient
Propriétés mécaniques : Module d’Young (Ec)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 38
Corrélation entre Ec et fcm
Littérature Equation Modèles établis pour
des bétons avec :
Tout type de
bétons
Béton à
granulats
naturels
Béton incorporant
des granulats
recyclés
Aslani and Nejadi,
Granulats naturels R²=0,75 R²=0,77 R²=0,50
Granulats naturels R²=0,75 R²=0,76 R²=0,57
Granulats naturels R²=0,64 R²=0,68 -
Granulats naturels R²=0,73 R²=0,76 R²=0,32
EC2 Granulats naturels R²=0,63 R²=0,67 R²=0,06
Ravindrarajah et
al.
Granulats naturels et
gravillons recyclés R²=0,76 R²=0,77 R²=0,54
Wardeh et al. Granulats naturels et
gravillons recyclés R²=0,75 R²=0,76 R²=0,54
0,41
6847c cmE f
0,345
9455c cmE f
0,53
4150c cmE f
0,59
3202c cmE f
0,30
2200010
cmcm
fE
0,5
4630c cmE f
0,42
1755310
cmc
fE
0.30
2200010
cmcm
fE
50ckf MPa pour
.c cmE f
Propriétés mécaniques : Module d’élasticité dynamique (Ed)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 39
Corrélation entre Ec et fcm
Equation modifiée Paramètre R²
0,08 0,63
0,25 0,57
0,08 0,63
0,3459455
1c cm
v
E fr
0,3022000
1 10
cmcm
v
fE
r
0,4217553
1 10
cmc
v
fE
r
Equation R²
Aslani
and
Nejadi
0,57
EC2 0,06
Wardeh et
al. 0,54
0,345
9455c cmE f
0,30
2200010
cmcm
fE
0,42
1755310
cmc
fE
1
1 vrCoefficient
Caractérisation des bétons
21/03/2017 Thèse S. Omary 40
Caractérisation des béton :
1) S. Omary, E. Ghorbel & G. Wardeh, “Relationships between recycled concrete aggregates
characteristics and recycled aggregates concretes properties.” In journal of Construction and
Building Materials 108 (2016) 163–174.
2) S. Omary, E. Ghorbel, G. Wardeh & M. NGUYEN, “Effect of mix design dosage and
recycled aggregates incorporation ratio on the characteristics of concretes.” In International
Journal of Civil Engineering. Under review.
3) S. Omary, E. Ghorbel & G. Wardeh, “Caractérisation des granulats recyclés issus de la
démolition et effets sur les propriétés physiques et mécaniques des bétons fluides.” ABTP.
Participation par communication oral à la :
1) 6th Annual International Conference on Civil Engineering 2016 (Grèce).
2) Conference on Sustainable Structural Concrete 2015 (Argentine).
3) CONCREEP10 2015 (Autriche).
Publication :
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
GEL/DEGEL
Introduction
Caractérisation des granulats naturels et recyclés
Caractérisation des bétons à base des granulats
recyclés
Durabilité vis-à-vis du gel/dégel des bétons
Conclusions et perspectives
21/03/2017 Thèse S. Omary 41
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSIONC
Gel/dégel
21/03/2017 Thèse S. Omary 42
NF EN 206-1
Valeurs limites Classe d'exposition
XF1 XF2 XF3 XF4
Eeff//Liant 0,60 0,55 0,55 0,45
fck(Mpa) C25/30 C25/30 C30/37 C30/37
Liantmin (Kg/m3) 280 300 315 340
Airmin (%) - 4 4 4
4 classe d’exposition NF EN 206-1
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSIONC
Classe d'exposition
XF1 Saturation modérée en eau, sans AD*
XF2 Saturation modérée en eau, avec AD*
XF3 Forte saturation en eau, sans AD*
XF4 Forte saturation en eau, sans AD*
AD* : Agent deverglaçage
Gel faible ou modéré (XF1 et XF2)
Gel sévère (XF3 et XF4)
Gel modéré ou sévère (suivant l’altitude)
Formulations
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSIONC
21/03/2017 Thèse S. Omary 43
Conservation des éprouvettes avant le test du gel/dégel
1) 90 jours de cure 2) Emballées dans un film plastique
C35/45 xR-yR-Z% (air occlus égale à 4% et 6%)
PN-RECYBETON avec l’agent entraîneur d’air
C35/45 xR-yR (air occlus égale à 2,5)
PN-RECYBETON
Classe d’exposition selon NF EN 206-1 : XF1 et XF3
Norme NF P 18-424 à été utilisée
Norme NF P 18-424
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 44
Les essais de gel/dégel :
chambre froide modifiée 3,0 x 2,5 x 1,20 m
La température dans le
cœur du béton a été
mesurée par un
thermocouple.
Indicateurs normalisés [NF P 18-424]
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 45
Variation de l’allongement relatif
0
500 /l
µm ml
Formulation avec l’agent entraîneur d’air : variation inférieure à 500 µm/m quelque soit
le taux d’incorporation
Indicateurs normalisés [NF P 18-424]
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 46
Variation du carré de la fréquence de résonance
2
20
% 100 60%NFr
FVR
F
Aspect visuel
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 47
Perte de matière après 300 cycles gel/dégel.
Indicateurs performentiels
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 48
Certains propriétés physiques et de transfert ont été évaluée chaque 30 cycles
jusqu’à 300 cycles gel/dégel.
Pour estimer la résistance au gel/dégel des bétons en utilisant la :
1%PM Perte de masse (PM) :
Les bétons sont durables vis-à-vis du gel/dégel.
4% et 6% d’air occlus 35% vr
4 % VRM masse volumique (variation de la
masse volumique - VRM) :
résistivité électrique (variation de la
résistivité électrique - VRP) : . 40 %élVR
Evolution des propriétés physiques : absorption (WA)
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 49
Corrélation entre coefficient d’absorption et la perte de masse.
0
44 44 44
cycles cycleNWA WA WA
44
cyclesNWA
0
44
cycleWA : WA avant l’exposition au gel/dégel.
: WA après N cycles du gel/dégel.
44
44
44
0.33 pour a=2.5%
0.17 0.06 pour a=4%
0.13 0.04 pour a=6%
WA PM
WA PM
WA PM
où
Validation des équations après gel/dégel
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 50
Relation entre la porosité accessible à l’eau et la masse volumique apparente :
L’équation perd sa validité pour des porosités supérieures à 25%.
3/ 0,034 81 %B B
app Vg cm n
Validation des équations après gel/dégel
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 51
Résistivité électrique en fonction de la porosité :
1,2
. 5,48beton B
él vn
L’équation est validée
après des cycles
gel/dégel
Validation des équations après gel/dégel
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 52
18 2
.10 m
Int élK m
2
2
2
51385 1,76 0,91 2,5%
9714 1,16 0,91 4%
4473 0,87 0,99 6%
et m et R pour a
et m et R pour a
et m et R pour a
Perméabilités en fonction de la résistivité électrique :
L’équation est validée
après des cycles
gel/dégel
Caractérisation du comportement thermomécanique au cours des cycles gel-dégel
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 53
Positionnement des jauges de déformation (J) et des thermocouples (T)
Evolution de la température au cours des cycles gel/dégel
Caractérisation du comportement thermomécanique au cours des cycles gel-dégel
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 54
Les températures du changement
d’état sont d’autant plus élevées que
le taux d’incorporation
Profil des températures au cœur des
éprouvettes :
phase gel phase dégel Les écarts faible des profils
thermiques des différents bétons.
Caractérisation du comportement thermomécanique au cours des cycles gel-dégel
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 55
Déformations au cours des cycles de
gel/dégel des formulations sans air entraîné.
Les déformations au 10ème cycle des formulations sans et avec air entrainé (saturées).
Déformations au cours des cycles de
gel/dégel des formulations avec air entraîné.
- Béton
sans air
entraîné à
l’état sec
et N= 10
cycles.
- Béton
avec air
entraîné à
l’état sec
et N= 10
cycles.
- Déformation
des béton
sans air
entraîné à
l’état saturée
et N= 10
cycles.
- Déformation
des béton
avec air
entraîné à
l’état saturée
et N= 10
cycles.
Caractérisation du comportement thermomécanique au cours des cycles gel-dégel
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 56
Evolution des déformations résiduelles en fonction du nombre des cycles.
Les déformations
progressives en fonction du
nombre des cycles.
Rochet thermique
Provoquée par l’accumulation
des dégradations subies à
chaque cycle par la formation
de fissures et l’augmentation
du volume des pores
capillaires.
Les bulles d’air joueraient un
rôle bénéfique qui semble
être plus efficace pour
r 33%v
Gel/dégel
21/03/2017 Thèse S. Omary 57
Durabilité vis-à-vis du gel/dégel :
1) S. Omary, & E. Ghorbel, “Freezing/thawing resistance of recycled
aggregate concretes: The effect of air content. ” Under review.
Participation par communication orale à la :
1) Microduraility 2016 (China).
Publication :
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
2) Journée National du Béton 2017 (JNB) (Tunisie).
CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
Introduction
Caractérisation des granulats naturels et recyclés
Caractérisation des bétons à base des granulats
recyclés
Durabilité vis-à-vis du gel/dégel des bétons
Conclusions et perspectives
21/03/2017 Thèse S. Omary 58
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Conclusions et perspectives
21/03/2017 Thèse S. Omary 59
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Propriétés physiques et mécaniques des granulats :
ρrdG (GR) < ρrd
G (GN) WA24hG (GR) > WA24h
G(GN) nvG (GR) > nv
G (GN)
LA (GR) > LA (GN)
Relations établies entre propriétés physiques et mécaniques des granulats.
o ρrdG
o WA24hG
o nvG
o LA
o F
: Masse volumique réelle
: Coefficient d’absorption d’eau
: Porosité accessible à l’eau
: Résistance à la fragmentation
: Perte de masse aux cycles
gel/dégel
F (GR) > F (GN)
Les normes en vigueur permettent de caractériser les granulats recyclés.
Conclusions et perspectives
21/03/2017 Thèse S. Omary 60
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Propriétés des bétons :
La conductivité
thermique.
La résistivité
électrique.
La perméabilité
au gaz Les propriétés
de transfert :
Inter-connectivité
du réseau poral
L’état d’incorporation
des GR
( )C C E AV V V V
Agent entraîneur
d’air
Granulats recyclés Les propriétés des bétons :
Relation entre les propriétés des granulats et propriétés des bétons :
La porosité accessible à l’eau des bétons est affectée par :
Le volume de
la pâte.
La porosité du squelette
granulaire.
La qualité de
l’interface.
Conclusions et perspectives
21/03/2017 Thèse S. Omary 61
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Propriétés mécaniques des bétons :
Résistance à la
compression (fcm)
Résistance à la traction
par fendage (fctm,sp)
Module d’Young
(Ec)
Agent entraîneur
d’air
L’état
d’incorporation
La loi de Féret a été modifiée en corrélant Kf à la fragmentation des granulats (LA).
Les relations entre propriétés physiques, mécaniques et de transfert des granulats
ont été établies.
Les relations d’EC2 ont été modifiées en introduisant le taux d’incorporation et le
coefficient .
Conclusions et perspectives
21/03/2017 Thèse S. Omary 62
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
Tenue au gel des bétons :
Incorporation des granulats recyclés a une influence importante sur la
résistance des bétons aux cycles gel/dégel.
Introduction de l’agent entraîneur d'air dans les formulations améliore
notablement la résistance au gel /dégel des bétons.
Le rapport des carrés des fréquences de résonance est plus sévère que
l’allongement relatif.
Indicateurs performentiels :
C35/45 0R-0R-4% C35/45-30R-30R-4%
Les formulations résistantes aux cycles gel/dégel :
Perte de masse par
écaillage (PM) :
1%PM
Variation relative de la masse
volumique apparente (VRM) :
4% VRM
Variation relative de la
résistivité électrique (VRR) :
40% VRR
Perspectives
> INTRODUCTION > GRANULATS > BETONS > GEL/DEGEL > CONCLUSION
21/03/2017 Thèse S. Omary 63
A court terme :
Analyse microstructural après cycles gel/dégel:
o MEB
o Porosité au mercure
Analyse des déformations à basse température.
A long terme :
Modélisation du comportement thermo-hydro-mécanique à basse température.
Etude de la durabilité des bétons vis-à-vis du gel/dégel en utilisant un sel de
dévarglaçage.
Analyse de la phase interstitielle pour le calcul du facteur de formation.
21/03/2017 Thèse S. Omary 64
MERCI…
EFFET DE L’INCORPORATION DES
GRANULATS RECYCLES SUR LE
COMPORTEMENT ET LA DURABILITE
VIS-A-VIS DU GEL-DEGEL DES BETONS
OMARY Safiullah
Direction : Mme Elhem GHORBEL