R6al i sat ion des b 6 t o n s m a t r i c e mixte

et 6 t u d e de leurs propr i6 t6s

A. VAQUIER, J. GRANDET, B. THENOZ (1)

L'incorporation au liant hydraulique de petites quantit~s de rdsine a deux consequences :

- - avant son complet durcissement, elle fixe la chaux lib~r~e par la p~te de ciment et fieine l'Ovaporation de l'eau : l'hydratation et le retrait des mortiers sont alors fortement ralentis.

- - aprks son durcissement, elle am~liore notablement les propriOt~s m~caniques du mortier.

L'addition de r~sine n'am~liore que faiblement les r~sistances mkcaniques des b~tons l~gers car les 9ranulats ne sont pas renforc~s; il est donc nOcessaire d'impr~gner les 9ranulats par une r~sine fluide et qui polymOrisera avant le malaxage du bOton.

1. INTRODUCTION 2. I~TUDE DES GRANULATS ET PRI~PARATION DES I~PROUVETIT_~

Nous avons montr6 dans une pr6c6dente publi- cation [1] que le remplacement int6gral du ciment par un liant r6sineux pr6sente des avantages techniques importants, en particulier lorsqu'on a besoin d'un durcissement tr~s rapide ou lorsqu'on veut augmenter notablement les performances m6caniques des b6tons 16gers.

Toutefois, les b6tons de r6sine pr6sentent d'une part deux inconv6nients techniques : mauvaise r6sistance au feu et comportement incertain lors de leur vieillis- sement et le handicap majeur d'un prix 61ev6 d'autre part.

Certains chercheurs ont ainsi ~t6 amen6s ~t incorporer au liant hydraulique de petites quantit6s de r6sine dans le but de corriger les principaux d6fauts du b6ton sans en accroRre exag6r6ment le prix.

A. M. Paill6re [2] a 6tudi6 l'influence de certaines r6sines thermodurcissables ~t des dosages variables sur les principales caract6ristiques des mortiers, b6tons et coulis traditionnels.

Nous avons voulu savoir si, d'une part, ces r6sultats 6taient transposables aux b6tons 16gers, d'autre part, comment 6taient modifi6s les 6changes d'eau entre la pfite et les granulats poreux et quelles pourraient en ~tre les cons6quences sur les caract6ristiques physico- m6caniques des b6tons 16gers.

(I) Institut de G~otechnique et I.N.S.A. Toulouse.

2.1. Choix de la r~sine

Les premiers essais, effectu6s avec une r6sine poly- ester, se sont sold6s par un 6chec.

L'hydratation de la pgtte de ciment est en effet bloqu6e : les diagrammes de rayons X ne font appa- raitre ni ettringite, ni portlandite. La pfite de ciment Portland hydrat6 et l a r6sine polyester ne sont pas compatibles bien que les m61anges polyester-eau dur- cissent s'ils sont suffisamment malax6s car la r6action de polym6risation du polyester lib~re d6j/l de l'eau (z).

Cette incompatibilit6 est donc li6e/t certains consti- tuants de la pgtte de ciment Portland. Nous avons alors essay6 d'utiliser un ciment sursulfat6 et un ciment alumineux.

La prise s'effectue lentement avec le ciment sur- sulfat6; sa vitesse est pratiquement normale avec le ciment alumineux.

I1 faut rappeler que le ciment Portland renferme environ 65 % de CaO; ce pourcentage tombe/t 46 pour un ciment sursulfat6 et / t 37 pour le ciment alumineux.

En solution dans reau, le p H e s t 6gal /t 12,5 dans le cas du ciment Portland, ~t 10 avec le ciment sur- sulfat6 et ~ 9 avec le ciment alumineux.

A priori, l'incompatibilit6 du syst~me eau-ciment- r6sine pourrait donc 6tre li6e /t la basicit6 du milieu.

(2) CHzOH--CH~OH + C O O H - - C H = C H - - C O O H ---, polyester + 2 H20.

145

V O L . 1 0 - N ~ 5 7 - M A T I ~ R I A U X ET C O N S T R U C T I O N S

Nous avons ainsi 6t6 conduit /t 6tudier syst6matique- ment la r6ticulation des m61anges eau-polyester en fonction du pH des solutions.

Nous avons alors constat6 qu'en milieu fortement basique, la r6ticulation du syst~me 6tait consid6ra- blement frein6e.

La r6action d'hydrolyse des polyesters explique nos constatations; en effet, la r6action

R C O O R ' + H 2 0 ~ R C O O H + R ' O H

est totale en milieu basique (saponification). L'eau destin6e au gfichage du ciment Portland r6agit donc avec le polyester (sens 1) pour redonner les constituants de d6part.

En pratique, l'utilisation des ciments alumineux ou sursulfat6s pr6sente moins d'int6rat que le ciment Portland. De plus, nous savons que ce dernier est le mieux adapt6 fl la confection des b6tons 16gers [3].

Plut6t que de changer de ciment, il nous a donc paru n6cessaire de chercher une r6sine durcissant en milieu basique. Or, c'est justement le cas de la combinaison des r6sines 6poxy du type araldite et des durcisseurs de la famille des polyamines aliphatiques.

Leur r6action de polym~risation (t) fl temp6rature ambiante est toujours exothermique (fig. 1) et elle s'effectue sans d6part d'eau donc leur retrait sera beaucoup plus faible que celui des polyesters.

A temp6rature voisine de 20~ la polym6risation est totale un jour apr6s la mise en place.

La r6action 6tant exothermique, elle entraine un gonflement puis un retrait thermique.

La viscosit6 de la r6sine utilis6e d6cro~t rapidement lorsque sa temp6rature s'61~ve (fig. 2) : en particulier, une r6sine chauff6e fl 60~ est 25 lois moins visqueuse que la m~me r6sine conserv6e/t temp6rature ordinaire.

Les mesures de r6sistances m6caniques de la r6sine utilis6e nous ont donn6 les r6sultats suivants : r6sistance fl la traction = 650 daN/cm 2, r6sistance/t la compression simple = 1 200 daN/cm 2.

2.2. Comportement des granulats dans les m61anges ciment-r6sine

L'addition de r6sine freine 16g~rement la succion exerc6e par les granulats envers l'eau de gfichage car le m61ange sable-r6sine forme une pellicule autour des granulats. Par contre, et pour la m~me raison, la restitution d'eau par les granulats s'effectue plus lente- ment (fig. 3).

Toutefois, la cin6tique du ph6nom~ne est li6e au mode d'introduction de la r6sine et fl l'instant choisi pour son addition.

En effet, les granulats sont hydrophiles; en pr6sence d'un m61ange eau-r6sine, ils se laissent mouiller par l'eau et non par la r6sine.

(z) Le m6canisme de la r6action de polym6risation peut se sch~matiser ainsi :

R - - C H - - C H ~ + H~NR' - , R - - C H - - C H 2 - - N H - - R ' .

Les amines sont des compos6s basiques : la r6action est donc favoris6e en milieu basique.

146

En malaxant un m61ange de granulats, eau, ciment et r6sine, les granulats vont s'enrober d'eau. Si l'on veut diminuer la succion, on pr6enrobera les granulats de r6sine.

Le mode d'introduction de la r6sine va donc condi- tionner la maniabilit6 des m61anges lors de la mise en place. Ainsi, le pr6enrobage des granulats poreux par 10 % de r6sine (par rapport au poids de ciment) permet de fabriquer un b6ton de ~ = 0,314(E/C = 0,70) de marne maniabilit6 qu'un b6ton hydraulique de y=0,308 (E/C=0,75) pr6par6 darts les m6mes conditions. Par contre, l'addition de r6sine en fin de malaxage influe peu sur la prise d'eau par les granulats. Par cons6quent, la maniabilit6 de ces b6tons n'est pratiquement pas am61ior6e par rapport aux bCtons pr6par6s exclusive- merit /t partir de ciment.

2.3. Fabrication des 6prouvettes de b6ton

2.3.1. CHOLX DU MODE D'INSTRUCTION DE LA RI~SINE

Trois modes op6ratoires peuvent ~tre envisag6s [2] �9 1 ~ introduction directe : le syst6me 6poxydique est

vers6 directement fl la fin du malaxage des granulats, du ciment et de l'eau;

2 ~ pr6enrobage des granulats : Les granulats sont enrob6s d'une pellicule de r6sine avant leur m61ange au mortier;

3 ~ fixation sur un support solide : avant son intro- duction dans le b6ton, la r6sine est fix6e sur un support solide pulv6rulent de dimensions inf6rieures fl 80 l.t, puis ajout6e/t la fin du malaxage du b6ton. La fixation de la r6sine et le d6but du malaxage s'effectuent donc en parall61e.

L'introduction directe de la r6sine fait courir le risque de sa dispersion irr6guli6re dans la masse du mortier pour peu que le malaxage ne soit pas effectu6 darts de tr6s bonnes conditions. Les propri6t6s m6ca- niques des produits durcis pr6senteraient alors des fluctuations importantes et les r6sultats ne seraient pas fiables. Nous avons donc 6cart6 cette faqon d'op6rer.

Nous avons vu que le pr6enrobage des granulats par la r6sine facilite la mise en place du b6ton. En outre, l'examen microscopique des plaques minces prouve que la distribution de r6sine dans le b6ton est assez r6guli6re.

Enfin, il est bien certain que la fixation de r6sine sur un support solide de farine permet une distribution tr~s r6guli~re dans la masse du b6ton.

Nous utiliserons, en d6finitive, l'un ou l'autre des deux derniers proc6d6s.

2.3.2. MISE EN PLACE DU BETON

Elle est 16gCrement diff6rente suivant que la r6sine est pr6alablement m61ang6e fl la farine ou aux granulats. Dans le premier cas, lors de la pes6e des diff6rentes fractions granulom6triques du sable, on soustrait la quantit6 de farine qui sera m61ang6e/t la rCsine afin que le poids global de sable soit 6gal/t celui ajout6 dans le deuxi6me type d'essais d6crit plus loin. Le sable restant et le ciment sont ensuite malax6s fl sec pendant 2 minu- tes. On ajoute alors les granulats et le malaxage est fl

1 Mat r lce otgamque

2 Mat r i ce m ineca le

3 M=t rice mixte

2

1

2 5

AT oC

[ h e u r e s

Fig. 1. - ~;volution de la temp6rature des diff~rentes matr ices en fonction du temps.

nouveau poursuivi durant 2 minutes. L'eau est ensuite introduite et m61ang6e pendant 5 minutes. En mame temps, la r6sine est soigneusement m61ang6e/t la farine; elle est ajout6e ~ la pfite en fin de malaxage.

Dans le deuxi6me cas, le sable et le ciment sont malax6s/t sec durant 3 minutes. L'eau est ensuite intro- duite et m61ang6e pendant 5 minutes. Simultan6ment, les granulats sont enrob6s de r6sine et ajout6s au mortier en fin de malaxage.

~scos~t,~

CPo

40 *s'o T ' ~

Fig. 2. - Variation de la viscosit~ de la r~sine en fonction de la temp6rature .

A. V A Q U I E R - J . G R A N D E T - B. T H E N O Z

3. MODIFICATIONS APPORTEES PAR LA RF~SINE A L'HYDRATATION DES MORTIERS LI~GERS

La pr6sence du syst+me 6poxydique modifie la cin6tique d'hydratation de la chaux; celle-ci est nette- ment retard6e dans les premiers jours comme le montre la comparaison des diffractogrammes de rayons X obtenus, l'un sur une matrice min6rale, l'autre sur une matrice mixte (fig- 4).

Le degr6 d'hydratation (1) diminue r6guli6rement lorsque la quantit6 de r6sine ajout6e au mortier croit; ainsi, 4 jours apr6s la raise en place, celui d'un mortier t6moin est le double de celui du mame mortier auquel on a ajout6 20 % de r6sine (par rapport au poids de ciment).

Sr%

6or 1 M a l r i c e m l n e r a l e

4O 2 Ma~rlce m l x l e ( I0 ". res ine )

2O

2

1 ~ - neures

Fig. 3. - Degr~ d'impr~gnation en ean des granulats d'argile expans~e inclus dans an mortier en fonct ion du temps.

Le tableau suivant indique les variations de Kn des mortiers en fonction du taux de r6sine ajout6, apr6s 7 jours (y=0,37).

I R6sineajout6 (%) . . . 0 5 10 ' 20

KH. 1,32 1,11 0,88 0,70

Ce retard s'amenuise d+s le d6but du durcissement et l'hydratation des diff6rents mortiers devient compa- rable apr6s environ 3 semaines de r6action.

(1) Grandet caract6rise l 'hydratat ion de la pate de ciment par deux rapports diffractom6triques K n e t KE.

K nes t le rapport entre l'intensit6 de la raie de portlandite situ6e i 4,90 A e t celles des tales de C3S situ6es b. 2,76-273 A.

Ke est le rapport entre l'intensit6 de la raie d'ettringite situ~e b. 9,73 A e t celle de C3A situ6e ',i 2,70 A..

147

VOL. 10 - N ~ 57 - M A T E R I A U X ET C O N S T R U C T I O N S

Q E

Q

CaS C~S

,r C~S

p~-C~S

C~A

13 g 4

Q E

121

17 13 I( 4

1 T ~ r n o l n : r n a t i ~ r e min~rale

2 Mati&re mixte:10% r&sine

Fig. 4. - Hydratation des rnortiers h 7 jourso

On peut alors penser, a priori , que la chaux lib6r6e lors de l'hydratation de la pfite de ciment r6agit avec la r6sine 6poxy non durcie. On sait, en effet, que les 6poxy sont dou6es d'une grande activit6 chimique due ~t la facilit6 avec laquelle le cycle oxyg6n6 se coupe en donnant des r6actions d'addition.

Nous avons v6rifi6 cette hypoth6se en comparant l'hydratation de chaux pure fi celle d'un m61ange chaux- syst+me 6poxydique (1/2 en poids). Les diffracto- grammes de rayons X montrent la quasi-disparition des pics caract6ristiques de la chaux dans les matrices mixtes apr6s 3 jours de r6action. En m~me temps, on constate que ces demi6res ne durcissent pas : rhydra- tation de la chaux est emp6ch6e.

Le dosage acidim6trique d'une solution dans l'eau de la matrice min6rale d'une part, de la matrice mixte d'autre part corrobore nos r6sultats : la concentration. en ions O H - est divis~e par trois dans la solution pr6par6e ~t partir de la matrice mixte.

On peut alors conclure que la chaux lib~r6e par la pgtte de ciment (/t partir de 90 minutes apr6s son malaxage, c'est-~t-dire au d6but de la r6action de poly- condensation de la r6sine) est fix~e par la r6sine non durcie.

Cette fixation s'arr6te d6s que la r6action de poly- condensation est termin6e, c'est-~t-dire quelques heures apr6s l'addition du durcisseur. La chaux lib6r6e apr6s cet instant s'hydrate alors normalement. Ainsi, 7 jours apr6s le malaxage, l'intensit6 des pics de chaux, mesur6e sur les diffractogrammes de rayons X, est pratiquement la m6me pour le m61ange chaux-syst6me 6poxydique que pour la chaux pure.

La r6sine 6poxy freine donc le d6but de l'hydratation de la p~tte de ciment.

148

L'6volution, en fonction du temps, de la temp6rature d'une pfite de ciment hydrat6 d'une part, d'une matrice mixte d'autre part, confirme les r6sultats pr6c6dents. L'~chauffement d'une matrice mixte est plus lent et plus faible que celui d'une matrice min~rale (fig- 1); la r~action, fortement exothermique,

C a O + H 2 0 ~ Ca(OH)2

6tant frein6e, on constate logiquement un 6chauffement plus faible.

Ces exp6riences montrent, en outre, qu'~ l'instant du d6moulage (22 heures apr6s la mise en place), la matrice mixte n'est pas encore totalement refroidie.

D'autre part, ~ cet instant, la quantit6 d'eau libre est plus 61ev6e dans une matrice mixte que dans une

A l p

20(

100

1

1 Matrtce mlner

2 Mltrtce m t x l e

t l o u t s

J 2 5 10 5O

Fig . 5. - Influence de I'addition de r~sine sur le retrait des mortiers de quartz.

4

. . . . . . . . . . . . * o o 3

/ " . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 3 0 o

3 1o % r e s i n e

/ / l ' 4 . . . . . . . . .

.... ..//, ' . ' ' " / , / / %

,..." . 1oo

... .... /~/ ....... //

..... /~,'/.

t Io=r=

2 G 1o 50 1oo

Fig. 6. - Courbes de retrait d'un mortier d'argile expans6e en fonction de la quantit6 de r6sine ajout6e.

matrice min6rale (1). I1 nous a sembl6 int6ressant de relier ces r6sultats

aux propri6t6s des b6tons et ~ leurs modifications 6ventuelles.

4. CONSI~QUENCES SUR LES PROPRII~T~S DES BETONS ET DES MORTIERS

4.1. l~tude du retrait

4.1.1. MORTIERS

Les figures 5 fl 7 regroupent les r6sultats de nos essais. Elles montrent que l'addition du syst6me 6poxy- dique fl des mortiers de m6me y entraine une diminution des variations dimensionnelles des mortiers au d+but de la prise (2) : le d6part de l'eau de la pfite est frein6 par la r6sine.

L'exp6rience suivante eonfirme notre hypoth6se : nous avons suivi, par pes6e, le d6part d'eau d'une part dans une matrice min6rale, d'autre part dans une matrice mixte. Les essais, regroup6s sur la figure 8, montrent que l'6vaporation d'eau est beaucoup plus lente avee les matrices mixtes.

Les exp6riences, regroup+es sur la figure 6, montrent que, lorsque le taux de syst6me 6poxydique ajout6 d6passe 15 %, on n'obtient plus de r6duction des

(~) Nos exp6riences ont 6t6 r6alis~es sur des 6prouvettes de d imensions faibles; le ph6nom~ne sera donc plus accentu6 avec des 616merits en vraie grandeur .

(2) Les variations de longueur ont 6t6 mesur6es sur des 6prouvettes parall61ipip6diques de d imensions 40 x 40 x 160 m m pour les mortiers, 70 x 70 x 280 mm pour les b6tons; les ~prou- vettes sont conserv6es fl 22~ et 50 ~o d 'humidi t&

A. V A Q U l E R - J . G R A N D E T - B. T H E N O Z

A I w

2

1

/ / 2 . . . . . . . . . . . . ~Io.. res,n*~

urs

2 5 to 50 i o o

Fig. 7. - Courbes de retrait d'un mortier de ponce en fonction de la quantit6 de r6sine ajout6e.

variations dimensionnelles des mortiers; il faut se rappeler (fig. 1) que, fl 1 jour, temps z6ro des mesures de retrait, le refroidissement de la matrice mixte n'est pas termin6 : on mesure donc un retrait thermique.

D'autre part, la quantit6 de r~sine 6poxy 6tant sup6rieure fi celle de chaux lib6r6e par la p~te de ciment, sa polycondensation avec le durcisseur se fait avec d6gagement de chaleur et il en r6sulte un important retrait thermique.

La diminution de retrait (pour des teneurs en r6sine inf~rieures fl 15 %) s'estompe r6guli~rement avec le temps et elle s'annule d6s le d6but du durcissement.

Bien plus, le retrait final des mortiers est d'autant plus 61ev6 que l'addition de r6sine a 6t6 importante. Ces r6sultats peuvent 6tre expliqu~s de la fagon suivante : la r~sine 6poxy, avant sa polycondensation avee le durcisseur, freine l'6vaporation de l'eau. Cette poly- condensation s'effectue avee un d6gagement de chaleur : on mesure done essentiellement un retrait thermique dans les premiers jours qui suivent le malaxage.

Apr+s cette p6riode, l'hydratation de la chaux s'effectue normalement : on mesure done un retrait hydraulique 6gal & celui mesur6 sur une matrice min6- rale.

On mesure done, au total, un retrait final d'autant plus grand que l'apport de r6sine a 6t6 61ev6 (3).

Ajoutons, toutefois, que nous ne mesurons le retrait qu'& partir de 1 jour apr6s la mise en place des mortiers. Or, pendant cette p6riode, la quantit6 d'eau 6vapor6e est beaucoup plus 61ev6e avec une matrice min~rale que avec une matrice mixte.

(~) Rappelons qu'il y a addi t ion de r6sine au liant et non- substi tution.

149

VOL. 10 - N ~ 57 - M A T E R I A U X ET C O N S T R U C T I O N S

II est donc possible que le retrait final des mortiers ~t matrice mixte soit plus faible que celui des mortiers hydrauliques pr6par6s dans les m~mes conditions.

4.1.2. B~TONS

On retrouve les m~mes ph6nom~nes que dans le cas des mortiers; l'addition de r6sine conduit ~ une dimi- nution des variations dimensionnelles pendant les premiers jours qui suivent le malaxage (fig. 9).

Cette diminution s'estompe progressivement avec le temps et le retrait final des b~tons ~ matrice mixte est plus 61ev~ que celui des b~tons hydrauliques (~).

N~anmoins, 1'addition de r6sine accroit la maniabilit6 des b6tons correspondants. Cette am61ioration est tr6s nette lorsque la r~sine est enrob6e aux granulats avant son malaxage. Ainsi, ~ maniabilit~ 6gale, le retrait final de ces b6tons est 16g~rement inf~rieur ~ celui des b6tons hydrauliques.

4.2. R6sistances m6caniques

4.2.1. MORTIERS

Les r6sistances m6caniques des mortiers ~t matrice mixte (mesur6es sur des cylindres de L=90 mm, ~ - - 4 5 mm) sont toujours sup6rieures ~ celles du t6moin quel que soit l'~tge de ces mat6riaux.

Ces valeurs augmententr6guli~rement avec le pour- centage de liant r6sineux (fig. 10).

Ainsi, h la r6sistance due ~t la prise du liant hydrau- lique s'ajoute celle due ~t la r6ticulation de la r6sine : une addition de 20 ~o de r6sine double presque la r6sistance finale ~t la compression simple du mortier et triple pratiquement sa r6sistance ~t la traction.

4.2.2. BkTONS

Les r6sistances m6caniques ont 6t6 mesur6es sur des cylindres de L = 160 mm, ~ = 8 0 ram.

Les r6sultats diff6rent selon que les exp6riences sont r6alis6es avec des granulats lourds ou des granulats 16gers.

Les r6sistances m6caniques des b6tons pr6par6s avec des granulats lourds sont notablement am61ior6es par l'addition de r6sine : les accroissements moyens des r6sistances ~t la traction sont de l'ordre de 40 ~o, ceux des r6sistances h la compression simple &ant voisins de 20 ~o, pour un ajout d'un poids de r6sine 6gal au 1/10 de celui du ciment.

Au contraire, l'incorporation de r6sine au ciment n'61+ve que faiblement les performances m6caniques des b6tons I6gers. A priori, tout accroissement de ces derni6res exige une grande fluidit6 de la r6sine, afin qu'elle puisse p6n6trer dans les granulats et les renforcer par sa r6ticulation interne. Or, s'il est possible d'augmen- ter consid6rablement cette fluidit6 dans le cas des r6sines polyester [1], malheureusement incompatibles avec le ciment Portland, c'est beaucoup plus difficile dans le cas des r6sines 6poxy, les seules susceptibles,

(1) Le temps 0 est pris au d6moulage, c'est-&-dire 1 jour apr+s le malaxage. Les remarques formul6es au sujet des mortiers s 'appliquent donc : le retrait final des b~ton ~ matrice mixte peut tr6s bien 6tre plus faible que celui des b&ons hydrauliques.

150

A P g

/ 1 M a e r i c e mi n e r a l e

2 M a t r i c e m i x t e

I 2

t jours

4 a

Fig. 8. - Courbes de dessication des m~langes en fonction du temps.

comme nous l'avons vu, de ne pas bloquer la prise des liants hydrauliques.

En effet, on ne peut abaisser leur viscosit6 que par 616vation de temperature. Mais, ce proc6d6 lui-m~me (que nous avons mis en oeuvre en portant la r6sine

65~ avant son enrobage) conduit fi des r6sultats d~cevants.

Nous pensons que la succion exerc~e d~s le d6but de la prise par la p~te de ciment emp~che la r~sine de

T

1 T~mo,n

2 10 ~ reslne

3 20 ~ , , ' , '~o

0 i i i

1 2 $ 10 50 100

Fig. 9. - Retrait d'un b~ton d'argile expans~e en fonction du taux de r~sine ajout~e.

p6n6trer dans les granulats et explique ainsi l'6chec constat6.

Les granulats 16gers sont donc pas renforc6s par la r6ticulation de la r6sine et ils demeurent moins r6sistants que la matrice : leur rupture entraine la ruine du b6ton.

L'addition de r6sine 6poxy ne se justifie donc pas pour la confection des b6tons 16gers. En effet, un apport de 10 % de r6sine 6poxy multiplie par 3,5 le prix du mat6riau.

5. CONCLUSIONS

La confection d'un b6ton 16ger/t matrice organique 6tant impossible /t r6aliser 6conomiquement, il 6tait tentant d'essayer d'am61iorer les caract6ristiques techniques des b6tons 16gers hydrauliques par une incorporation de pourcentage de liants organiques supportable financi6rement et tr6s rentable technique- ment.

L'addition de r6sine 6poxy a deux cons6quences : - - avant son complet durcissement, elle fixe la chaux

lib6r6e par la pfite de ciment et freine l'6vaporation de l'eau : l 'hydratation et le retrait des mortiers sont alors fortement ralentis.

- - apr+s son durcissement, elle am61i0re notable- ment les propri6t6s m6caniques du mortier.

Avec les b6tons, les r6sultats des essais m6caniques diff6rent selon que l'on ajoute des granulats 16gers ou des granulats lourds. Avec les premiers, l'addition de r6sine n'am61iore que faiblement les r6sistances m6ca- niques des b6tons car la r6sine ne reste pas dans les granulats (en raison du ph6nom6ne de succion exerc6 par la pfite).

Les granulats 16gers demeurent moins r6sistants que la matrice et leur destruction entraine la ruine du b6ton.

Par contre, notre 6rude montre les avantages d'une incorporation mod6r6e de r6sine 6poxy dans un b6ton de granulats non poreux d'une part, darts les mortiers 16gets et lourds d'autre part.

En outre, l'impr6gnation initiale des granulats 16gers par une r6sine suffisamment fluide pour p6n6trer dans les pores de ces granulats, sans augmenter notablement leur poids et avec une r6sine/t laquelle on ne deman- derait plus d'&re compatible avec le ciment, doit per- mettre d'am61iorer consid6rablement les r6sistances m6caniques des b6tons 16gers. Les essais sont actuelle- ment en cours.

A . V A Q U I E R - J . G R A N D E T - B. T H E N O Z

Rc daNcm 2 &

5 O0 [

RT dwN cm 2

C o m p r e ~ S l o o s i m p l e

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T r a c t i o n

1 remoin

2 5 % res*ne

3 I0 % resine

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Fig. I0. - R6sistances m6ca0iques des mortiers d'argile expans6e en fonction du taux de r6sine.

RI~FI~RENCES

[1] VAQUIER A., GRAND~T J., THENOZ B. - - Les b~tons l~gers de r~sine, mat~riaux compl~mentaires des b~tons l~gers hydrauliques. Mat6riaux et Constructions, n ~ 55, janvier-f6vrier 1977.

[2] PAILL[~RE A. M. - - Etude du m~canisme de modification des propri~t~s des b~tons, mortiers et coulis hydrauliques par addition des rdsines thermodurcissables. Doctorat d'6tat, Paris, 1973.

[3] VAQUIER A., MORIN D., THENOZ B. - - Les mouvements d'eau clans les bdtons de granulats l@ers et leur influence sur le retrait et la rOsistance d la compression simple de ces bOtons. Revue des mat6riaux de construction, n o 690, septembre-octobre 1974.

[4] GRANDET J. - - Contribution dt l'dtude de la liaison entre la pdte de ciment Portland et les terres cuites. Th~se de Docteur-Ing6nieur, Toulouse, 1971.

SUMMARY

M a k i n g out o f concretes with joint m a t r i x ; survey of their properties. - The making of lightweight concrete from an organic matrix offers important technical advantages but serious disadvantayes too: a bad fire resistance and a dubious behaviour when aging on one hand, a greater handicap because of a high price on the other hand.

It was a great temptation to incorporate small amounts of resin with the hydraulic binding so as to rectify the main failinys of the concrete without makiny its price grow too much.

In order not to block the hydration of the paste, it is advisable to add a resin hardening in a basic environment, which leads to two phenomena:

- - before its complete hardening, the resin fixes the lime which has been released from the concrete paste and restrains the water evaporation. The hydratation and shrinkage of the mortar are then extremely slackened;

- - after its hardening, it considerably improves the mechanical properties of mortars.

On the other hand, the making of lightweight concretes from a joint matrix does not improve their mechanical characteristics much because the resin does not penetrate

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into the aggregates owing to a suction phenomenon produced by the paste.

The lightweight aggregates remain weaker than the matrix and their destruction produces the failure of concrete.

Then it is advisable to reinforce the aggregates before they are mixed with the paste; the resin should be fluid enough to penetrate into the pores of the aggregates without their weight changing much and with a resin which is no longer required to be compatible with the concrete.

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