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ÉTIENNE CRÉPAULT
RHÉOLOGIE DES BÉTONS FRAIS À BASE DE
CIMENT D’ALUMINATES DE CALCIUM
Mémoire présenté
à la Faculté des études supérieures et postdoctorales de l’Université Laval
dans le cadre du programme de maîtrise en génie civil
pour l’obtention du grade de Maître ès sciences (M.Sc)
DÉPARTEMENT DE GÉNIE CIVIL
FACULTÉ DES SCIENCES ET DE GÉNIE
UNIVERSITÉ LAVAL
QUÉBEC
2012
© Étienne Crépault, 2012
Résumé
L’objet de ce projet est l’étude de la rhéologie des bétons frais à base de ciment d’aluminate
de calcium, soit: le LBC et le Ciment Fondu. L’utilisation de ce type de liant hydraulique
présente un intérêt substantiel dans le domaine des bétons, tant pour les ouvrages
structuraux que pour les réparations en béton. La motivation derrière cette recherche est de
mieux comprendre le comportement rhéologique de ce type de béton et ainsi faciliter et
élargir leur utilisation dans le domaine du génie civil.
Le projet de recherche s’attarde sur différents paramètres spécifiques tels que l’influence du
type d’adjuvant, de leurs dosages et de leurs combinaisons, ainsi que l’effet du type de
malaxage employé et de sa durée. Pour répondre aux objectifs, la recherche est divisée en
deux phases. Une première phase, où les adjuvants sont évalués individuellement, a permis
de lancer la seconde, plus complexe, où des conditions de malaxage réalistes, camion
toupie et bétonnière mobile, et une combinaison d'adjuvants complète sont mises à
l’épreuve.
Des résultats forts intéressants ont été obtenus dans cette deuxième phase. L’utilisation
d’un superplastifiant en combinaison avec un accélérateur de prise simule l’usage d’une
bétonnière mobile. Il est possible d'obtenir, de cette combinaison, de compenser le retard
de prise occasionné par le superplastifiant en dosant convenablement l’accélérateur de
prise, tout en conservant des propriétés rhéologiques adéquates pour une bonne mise en
place.
En plus, l’utilisation d’un superplastifiant en combinaison à un retardateur de prise,
simulant les conditions de transport dans une bétonnière conventionnelle, a permis de
retarder et contrôler le début de la prise. Au point de vue de l’évolution rhéologique, cette
combinaison est très efficace lors d’un transport prolongé. Il est possible de retarder la prise
en conservant des propriétés rhéologiques adéquates.
ii
Pour finir, l’utilisation d’un activateur de prise dans un mélange ayant subi un malaxage
prolongé, adjuvanté de superplastifiant et de retardateur de prise, s’est révélée très efficace
pour obtenir une durée pratique d’utilisation visée en chantier.
iii
Abstract
The purpose of this project is to study the rheology of fresh concrete made from calcium
aluminates cement, namely: the LBC and Ciment Fondu. Using this type of hydraulic
binder has a substantial interest in the field of concrete, both for structural works and
concrete repair. The motivation behind this research is to better understand the rheological
behaviour of this type of concrete and thus facilitate and expand their use in the field of
civil engineering.
The research project focuses on specific parameters such as the influence of type of
admixture, their dosages and combinations as well, type of the mixing and it duration. In
order to meet the objectives, the research is divided in two phases. A first phase, where the
admixtures are individually evaluated, was necessary to launch the second and more
complex phase, where realistic mixing conditions have been used.
Very interesting results were obtained in this second phase. First, superplasticizers in
combination with set accelerators were used to simulate a mobile concrete mixer. It is
possible with this combination to compensate the set delay caused by the superplasticizer
by using an appropriate dosage of set accelerator, while maintaining adequate rheological
properties.
Secondly, the use of a superplasticizer with a set retarder, simulating the transportation in
a ready-mix truck showed promising results in delaying and controlling the setting time. In
terms of rheological evolution, this combination is very effective during a prolonged
transport; It is possible to delay the setting time while maintaining adequate rheological
properties. The use of an activator added to a mixture which has undergone prolonged
mixing and including superplasticizer and set retarder was found very effective in obtaining
a practical opentime, or “pot life” for a construction site.
Remerciements
Quelle houleuse aventure qu’a été ce cheminement qui a précédé la rédaction de ces
quelques lignes. Celles-ci tirent un trait définitif d’une vie étudiante qui n’aura pas été de
tout repos. À l’intérieur de cet ouvrage, vous n’y retrouverez non seulement la finalité de
mes trois dernières années d’étude, mais plutôt celle de l’intégralité de mon cheminement
universitaire. Motivé par cette soif viscérale et maladive d’intensité existentielle, j’ai su
m’entourer d’êtres exceptionnels. Votre amour, confiance et intégrités envers moi- même,
m’auront permis d’être fière de la personne que je suis devenu durant ce parcourt. La
substance de mes réussites tant scolaires que personnelles c’est vous.
Marc Jolin, mon directeur de maîtrise, à pu voir en moi autre chose que ce mariage contre
nature entre les études et ma personnalité. Marc, j’aimerais te proposer un remerciement
spécial pour la formation que tu m’as transmise. C’est ce quelque chose de plus, que tu
m’as permis d’acquérir, qui me rend confiant devant mon avenir professionnel.
Des remerciements à chacun des partenaires de la Chaire Industrielle sur la Réparation
Durable et l’Entretien Optimisé des Infrastructures en Béton, de l’Université Laval. Les
étudiants, qui comme moi, ont eu la chance d’évoluer au sein de votre expertise, tant
théorique que pratique, durant leur parcours académique, sont privilégiés.
Frédéric Gagnon, ma passion pour le béton a pris naissance lorsque j’étais sous ta
juridiction, durant mon baccalauréat. Dans le laboratoire du CRIB, tu m’as fait découvrir le
béton projeté : 6 heures à peser des matériaux et 4 heures de récurage pour, au bout du
compte, 10 minutes de projection, s’en en valait largement la peine! En plus, tu m’as
accompagné durant les premiers mois de ma maîtrise comme ingénieur de recherche, l’aide
que tu m’as apportée durant cette période a été très précieuse.
Louis-Samuel Bolduc, travailler à tes côtés aura été un plaisir. Tes conseilles, ta rigueur
ainsi que tes encouragements auront été essentielle dans l’avancement de mon projet.
v
Éric Turcotte, qui a été mon bras droit, sans ton aide dans le laboratoire je serais
probablement encore à gâcher du béton. Malgré notre rigueur imposée, nous avons eu
beaucoup de plaisir à gâcher des journées entières jusqu’à tard dans la nuit. L’ami, nous
avons gâché plus de 500 différents mélanges!
Don Simon, mon jumeau, quel homme fort tu es! Depuis ces dernières années, j’ai eu la
chance de grandir à tes côtés. Tu m’as permis de percevoir la vie présente et passée d’une
vision beaucoup plus sincère à l’essence même de la beauté. Le bonheur qui me nourrit
d’apprendre à te connaître davantage me laisse des plus optimiste pour demain. Merci de
comprendre mon silence!
Jean et Judith, mes formidables parent, depuis le début de mon cheminement académique
vous avez été présents tant physiquement que moralement. Vous avez présenté une
confiance envers mes actions qui sont maintenant toutes à votre honneur. Durant les
dernières lignes droites, vos paroles d’encouragement ont toujours été d’une efficacité
redoutable. Vous êtes des êtres d’une complexité des plus sublimes, j’en suis fier!
Étienne Tourigny, vieux criss, tu es probablement l’une des personnes qui m’a le plus
soutenu dans cet arc-en-ciel d’une grisâtre des bas fonds. Tu as, de manière récurrente, une
exactitude dans ton discours des plus déconcertantes, tes conseils m’ont été très précieux.
Sans ton soutien et ta compagnie, j’aurais eu bien de la difficulté à traverser ces soirées
d’études et de procrastinations. Je conserverais nos soirées d’études de Gerry, au Bar le
Dauphin et à la taverne Joe Dion, comme des moments uniques…
Izâ, tu as toujours eu une confiance infinie en mes capacités, durant les moments durs de
mes études tu as su me soutenir avec sincérité. Ayant partagé une longue partie de ma vie,
tu sais plus que quiconque ce que la fin de ce parcours symbolise pour moi. Je n’aurais
jamais pu devenir ingénieur sans ton soutien.
vi
Frédéric Lory, ma petite encyclopédie sur deux pattes. Tu es une personne débordante de
talent et rarissime ceux qui, comme toi, ont porté écoute…
Marie- Hélène Tremblay, merci d’avoir partagé ces moments sans lendemain…
Carol Desormeaux, merci de partager cette colère…
Mes amis (es) de travail, je peux me considérer privilégié d’avoir pu partager cette
expérience à vos côtés: Mathieu Thomassin, Nicolas Rouleau, Pierre-Vincent Certain,
Lucas Czuban, Nicolas Ginouse, Étienne Gérgoire, Vanessa Durand, Catherine Chou,
Andreas Muller, Guillaume Arsenault, Sophie Tremblay, Audrey Lavoie et bien sûr mon
« Calcium Aluminate Cement Brother » Arnauld Muller.
Mes frères et sœur d’âme, Jean-François Thériault, Francis Levasseur, Alexandre Tourigny,
Descheneau, Gab, Martin Voyer, David Belleau, Sandy, Patrick Valois, Doom, Guillaume
Simard et Christian (dit Rotting Christ Motherfucker) avec qui j’ai pu oublier le Génie
Civil.
Nat, tu as su respecter mon silence devant mes études et cela est tout à ton honneur. Merci
d’être là!
Denyse Marcotte, sans ton expertise et ta patience je crois que je serais encore en train de
remplir des formulaires et tenter de comprendre la bureaucratie de l’Université Laval.
Les puristes se reconnaîtront ici! Merci à Dying Fetus, Disavowed, Mortal Decay,
Hypocrisy, Morbid Angel, Immolation, Spirit of Rebellion, Confusion, Gorguts, Martyr,
Kreator, Destruction, Sodom, Iron Maiden, Pantera, Sepultura, Cannibal Corpse,
Monstrosity, Dimmu Borgir, Gogol Bordello, Evoken, Necrotic Mutation, Beneath the
vii
Massacre, Bela Bartok, Stavinski, Manitas De Plata, Offenbach, Gerry Boulet, Kundera et
tout les autres de m’avoir permis de décrocher….
Un remerciement spécial à l’administration du registraire, de l’aide financière ainsi que des
ressources humaines de l’Université Laval, sans vos astucieuses démarches d’incohérence
et d’inflexibilité perturbantes, dans le but de permettre à vos usagers de perdre un temps
considérable, afin d’acquérir une expertise de votre part, mon permis de me consoler de
mon complexe d’infériorité intellectuelle lors de nos entretiens.
viii
À vous!
Ayoye tu m'fais mal
À mon cœur d'animal
L'immigré de l'intérieur
Tu m'provoques des douleurs
Tu m'fais mal au cœur.
Gerry Boulet, Ayoye
C'est pas d'ma faute si à tout bout d'champs
Une joie intense me monte à tête
Ça arrive comme ça naturellement
Chu chimiquement fait pour la fête.
André Fortin, Belzébuth
Table des matières
Résumé .......................................................................................................................................... i
Abstract ....................................................................................................................................... iii
Remerciements ........................................................................................................................... iv
Chapitre 1 – Introduction ............................................................................................................ 1
1.1 Mise en contexte ......................................................................................................... 1
1.2 Objectifs généraux ...................................................................................................... 2
1.3 Structure du document ............................................................................................... 2
Chapitre 2 – Revue bibliographique .......................................................................................... 3
2.1 Introduction ................................................................................................................. 3
2.2 Ciment d’aluminate de calcium ................................................................................. 3
2.2.1 Matières premières et composition de phases ...................................................... 3
2.2.2 Hydratation du ciment d’aluminate de calcium.................................................... 4
2.3 Rhéologie appliquée à l’étude des bétons ................................................................. 7
2.3.1 Introduction............................................................................................................. 7
2.3.2 Maniabilité du béton frais ...................................................................................... 7
2.3.3 Stabilité rhéologique ............................................................................................ 12
2.4 Facteurs influençant le comportement rhéologique du béton frais........................ 13
2.4.1 Introduction........................................................................................................... 13
2.4.2 Rhéologie des pâtes .............................................................................................. 13
2.4.3 Malaxage ............................................................................................................... 18
2.4.4 Temps (rhéologie en fonction du temps) ............................................................ 20
2.4.5 Adjuvants .............................................................................................................. 22
Chapitre 3 – Programme de recherche ..................................................................................... 26
3.1 Présentation du projet ............................................................................................... 26
3.2 Malaxage ................................................................................................................... 26
3.3 Phase I ....................................................................................................................... 27
3.4 Phase II ...................................................................................................................... 29
Chapitre 4 – Matériaux, équipements et méthodologies......................................................... 32
4.1 Matériaux .................................................................................................................. 32
4.1.1 Eau ......................................................................................................................... 32
x
4.1.2 Ciment ................................................................................................................... 32
4.1.3 Granulats ............................................................................................................... 32
4.1.4 Adjuvants .............................................................................................................. 33
4.2 Mélanges ................................................................................................................... 34
4.2.1 Description des mélanges .................................................................................... 34
4.2.2 Nomenclature des mélanges ............................................................................... 34
4.3 Équipements .............................................................................................................. 37
4.3.1 Malaxeurs.............................................................................................................. 37
4.4 Évaluation expérimentale ......................................................................................... 40
4.4.1 Grille qualitative ................................................................................................... 40
4.4.2 Essai de la table à secousse .................................................................................. 41
4.4.3 Rhéomètre IBB ..................................................................................................... 42
4.4.4 Séquence de cisaillement ..................................................................................... 44
4.4.5 Toff ......................................................................................................................... 45
4.5 Méthodologie ............................................................................................................ 47
4.5.1 Préparation des mélanges..................................................................................... 47
4.5.2 Malaxage ............................................................................................................... 47
4.5.3 Essais sur béton frais ............................................................................................ 48
Chapitre 5 – Analyse des résultats de la phase I ..................................................................... 51
5.1 Composition des mélanges....................................................................................... 51
5.2 Phase I ....................................................................................................................... 53
5.2.1 CAC non adjuvanté .............................................................................................. 53
5.2.2 CAC + Superplastifiant ........................................................................................ 54
5.2.3 CAC + Retardateur de prise ................................................................................. 75
5.2.4 CAC + Accélérateur de prise ............................................................................... 80
Chapitre 6 – Analyse des résultats de la phase II .................................................................... 83
6.1 CAC + Superplastifiant + Accélérateur de prise ................................................ 83
6.2 CAC + Superplastifiant + Retardateur de prise + Activateur de prise .............. 88
Chapitre 7 – Conclusion ......................................................................................................... 112
xi
7.1 Introduction ............................................................................................................. 112
7.2 Conclusions générales ............................................................................................ 112
7.2.1 Phase I ................................................................................................................. 112
7.2.2 Phase II ................................................................................................................ 114
7.3 Recommandations .................................................................................................. 115
Bibliographie ........................................................................................................................... 117
Annexe A ................................................................................................................................. 124
Annexe B – Courbes granulométriques et caractéristiques des granulats ........................... 125
Annexe C – Formulation du squelette granulaire.................................................................. 129
Annexe D – Adjuvant ............................................................................................................. 132
Annexe E – Composition des mélanges ................................................................................ 146
Annexe F – Formulation des mélanges.................................................................................. 155
Annexe G – Grille qualitative................................................................................................. 165
Annexe H – Procédures de calcul de formulation d’une gâchée.......................................... 169
Annexe I – Présentation des résultats .................................................................................... 175
I.1 Phase I ..................................................................................................................... 175
I.1.1 CAC Non adjuvanté ........................................................................................... 175
I.1.2 CAC + Superplastifiant ...................................................................................... 177
I.1.3 CAC + Retardateur de prise ............................................................................... 194
I.1.4 CAC + Accélérateur de prise ............................................................................. 196
I.2 Phase II .................................................................................................................... 197
I.2.1 CAC + Superplastifiant + Accélérateur de prise .............................................. 198
I.2.2 CAC + Superplastifiant + Retardateur de prise + Activateur Malaxage continue
200
Annexe J – Courbes rhéologiques - CAC+ Superplastifiant ................................................ 205
Liste des tableaux
Tableau 3.1 : Schématisation de la phase 1 ............................................................................. 29
Tableau 3.2: Schématisation de la phase 2 .............................................................................. 30
Tableau 3.3 : Synthèse des objectifs de la phase II ................................................................. 31
Tableau 4.1: Description des adjuvants utilisés ...................................................................... 33
Tableau 4.2 : Formulation typique ........................................................................................... 34
Tableau 4.3 : Nomenclature des mélanges de la phase I ........................................................ 35
Tableau 4.4: Nomenclature des mélanges de la phase II ........................................................ 36
Tableau 4.5 : Séquence de malaxage pour les mélanges soumis à un malaxage instantané et
continu dans un malaxeur planétaire ............................................................................... 47
Tableau 4.6 : Séquence de malaxage pour les mélanges soumis à un malaxage instantané
dans un malaxeur à vitesse variable................................................................................. 48
Tableau 4.7: Essais de la phase I .............................................................................................. 48
Tableau 4.8: Essais de la phase II ............................................................................................ 49
Tableau 4.9: Approche utilisée pour l’obtention de courbe de saturation de la phase I
............................................................................................................................................ 49
Tableau 4.10: Approche utilisée pour l’obtention de courbe de saturation de la phase II ... 50
Tableau 5.1: Statistiques de la composition des mélanges de la phase I ............................... 52
Tableau 5.2: Statistique de la composition des mélanges de la phase II ............................... 52
Tableau 6.1: Valeur de Toff et DPU visée ................................................................................ 98
Tableau 6.2 : Nomenclature employé pour la présentation des résultats de la phase II ....... 99
Tableau C-1: Optimisation des courbes granulométriques................................................... 131
Tableau E.1: CAC Non adjuvanté .......................................................................................... 146
Tableau E.2: CAC + Superplastifiant .................................................................................... 146
Tableau E.3: CAC + Retardateur de prise ............................................................................. 148
Tableau E.4: CAC + Accélérateur de prise ........................................................................... 149
Tableau E.5: CAC + Superplastifiant + Accélérateur de prise............................................. 150
Tableau E.6: CAC + Superplastifiant + Retardateur de prise + Activateur ........................ 151
Tableau I.1: Résultats rhéologiques - CAC Non adjuvanté soumis à un malaxage instantané
.......................................................................................................................................... 176
xiii
Tableau I.2: Grille qualitative - CAC Non adjuvanté ........................................................... 176
Tableau I.3: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC Non adjuvanté soumis à un
malaxage continu ............................................................................................................ 177
Tableau I.4: Résultats rhéologiques - CAC + PC (1) soumis à un malaxage instantané .... 178
Tableau I.5: Grille qualitative - CAC + PC (1) soumis à un malaxage instantané ............. 179
Tableau I.6: Résultats rhéologiques - CAC + PC (2) soumis à un malaxage instantané .... 180
Tableau I.7: Grille qualitative - CAC + PC 2 soumis à un malaxage instantané ................ 181
Tableau I.8: Résultats rhéologiques - CAC + PC mod soumis à un malaxage instantané . 182
Tableau I.9: Grille qualitative - CAC + PH mod soumis à un malaxage instantané .......... 183
Tableau I.10: Résultats rhéologiques - CAC + PH mod soumis à un malaxage instantané
.......................................................................................................................................... 184
Tableau I.11: Grille qualitative - CAC + PC mod soumis à un malaxage instantané......... 185
Tableau I.12: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC (1) soumis à un malaxage
continue - 0,3% ............................................................................................................... 186
Tableau I.13: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC (1) soumis à un malaxage
continue - 1,5% ............................................................................................................... 187
Tableau I.14: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC (2) soumis à un malaxage
continue - 0,3% ............................................................................................................... 188
Tableau I.15: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC (2) soumis à un malaxage
continue - 1,5% ............................................................................................................... 189
Tableau I.16: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC mod soumis à un malaxage
continue - 0,3% ............................................................................................................... 190
Tableau I.17: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC mod soumis à un malaxage
continue - 1,5% ............................................................................................................... 191
Tableau I.18: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PH mod soumis à un malaxage
continue - 0,3% ............................................................................................................... 192
Tableau I.19: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PH mod soumis à un malaxage
continue - 1,5% ............................................................................................................... 193
Tableau I.20: Résultats rhéologiques - CAC + P soumis à un malaxage instantané .......... 194
xiv
Tableau I.21: Résultats rhéologiques - CAC + N soumis à un malaxage instantané .......... 195
Tableau I.22: Résultats rhéologiques - CAC + HC soumis à un malaxage instantané ....... 196
Tableau I.23: Résultats Toff - CAC + Accélérateur de prise soumis à un malaxage instantané
.......................................................................................................................................... 197
Tableau I.24: Résultats de Toff - CAC + PC (1) + ACC ....................................................... 199
Tableau I.25: Résultats de Toff - CAC + PH mod + ACC .................................................... 200
Tableau I.26: Description des variables utilisée dans le tableau I.28 .................................. 201
Tableau I.27: Description des variables utilisés dans le tableau I.29 .................................. 202
Tableau I.28 : Résultats rhéologiques CAC + SP + R + ACT ............................................. 203
Tableau I.29 : Résultats des valeurs de Toff - CAC + SP + R +ACT ................................. 204
Liste des figures
Figure 2.1: Partie du diagramme de phase CaO-Al2O3-SiO2. (adapté de Scrivener, 2003) .... 4
Figure 2.2: Représentation schématique du profil de température en fonction du temps
pour une suspension de CAC (Alt et Wong, 2003) .......................................................... 6
Figure 2.3: a) Schématisation du comportement rhéologique d’un corps newtonien b)
mouvement de cisaillement d’un système plaque-plaque ................................................ 9
Figure 2.4 : Schématisation du modèle de Bingham .............................................................. 10
Figure 2.5: Comportement d’un corps thixotrope ................................................................... 12
Figure 2.6 : Influence de l’augmentation de la teneur en eau (Ferraris et De Larrard, 1998)
............................................................................................................................................ 14
Figure 2.7: Seuil de cisaillement en fonction du volume de pâte (tiré de Westerholm, 2006)
............................................................................................................................................ 15
Figure 2.8: Viscosité plastique en fonction du volume de pâte (tiré de Westerholm, 2006) 15
Figure 2.9: Effet du rapport e/c sur le seuil de cisaillement de différents mortiers (tiré de
Westerholm, 2006)............................................................................................................ 16
Figure 2.10 : Effet du rapport e/c sur la viscosité plastique de différents mortiers (tiré de
Westerholm, 2006)............................................................................................................ 17
Figure 2.11: Influence de la température sur l’évolution du seuil de cisaillement (Petit et al,
2008) .................................................................................................................................. 20
Figure 2.12: Influence du rapport « temps écoulé sur la période dormante » sur « le seuil de
cisaillement d’un béton à base de ciment Portland » (Petit et al, 2008) ........................ 21
Figure 2.13: Influence du rapport « temps écoulé » sur « la période dormante sur la
viscosité » (Petit et al, 2008) ............................................................................................ 21
Figure 2.14: Influence du délai avant l’ajout de superplastifiant (tiré de Ramanchadran,
1995) .................................................................................................................................. 24
Figure 3.1 : Malaxage continu en camion-toupie .................................................................... 27
Figure 3.2 : Malaxage instantané en bétonnière mobile ......................................................... 27
Figure 3. 3: Schématisation d’une courbe de saturation selon l’approche rhéologique ....... 28
Figure 4.1 : Malaxeur à mouvement planétaire d’une capacité 30 litres ............................... 37
Figure 4.2 : Malaxeur à mouvement planétaire d’une capacité de 80 litres .......................... 37
xvi
Figure 4.3 : Malaxeur à vitesse variable .................................................................................. 38
Figure 4.4: Malaxeur à tambour d’une capacité de 60 litres .................................................. 39
Figure 4.5 : Table à secousse .................................................................................................... 41
Figure 4.6 : Rhéomètre IBB ..................................................................................................... 42
Figure 4.7: Exemple de boîte de maniabilité ........................................................................... 44
Figure 4.8: Séquence de cisaillement appliqué ....................................................................... 45
Figure 4.9 : Exemple typique d’une courbe rhéologique........................................................ 45
Figure 4.10 : Schématisation d’un moule et d’un thermocouple et exemple d’un profil de
courbe de température (Toff ≈ 320 minutes) .................................................................... 46
Figure 5.1: Corrélation seuil de cisaillement et étalement ..................................................... 54
Figure 5.2: Courbes de saturation – Ciment CF - Seuil de cisaillement (Synthèse) ............. 56
Figure 5.3: Courbes de saturation- Ciment LBC - Seuil de cisaillement (Synthèse)............ 56
Figure 5.4: Courbe de saturation - Ciment CF - Viscosité plastique (Synthèse) ................. 57
Figure 5.5: Courbe de saturation - Ciment LBC - Viscosité plastique (Synthèse) ............... 57
Figure 5.6: Toff – Ciment CF (Synthèse).................................................................................. 60
Figure 5.7: Toff – Ciment LBC (Synthèse)............................................................................... 61
Figure 5.8: Boîte de maniabilité qualitative – PC (1) ............................................................. 63
Figure 5.9 : Boîte de maniabilité qualitative – PC 2 ............................................................... 64
Figure 5.10: Boîte de maniabilité qualitative – PC mod......................................................... 65
Figure 5.11: Boîte de maniabilité qualitative PH mod ........................................................... 66
Figure 5.12: Boîte de maniabilité qualitative (Synthèse) ....................................................... 67
Figure 5.13: Évolution rhéologique – Seuil de cisaillement PC (1) ...................................... 69
Figure 5.14: Évolution rhéologique – Viscosité plastique PC (1) ......................................... 69
Figure 5.15: Évolution rhéologique – Seuil de cisaillement PC (2) ...................................... 70
Figure 5.16: Évolution rhéologique – Viscosité plastique PC (2) ......................................... 70
Figure 5.17: Évolution rhéologique – Seuil de cisaillement PC mod .................................... 72
Figure 5.18: Évolution rhéologique – Viscosité plastique PC mod ....................................... 72
Figure 5.19: Évolution rhéologique – Seuil de cisaillement PH mod.................................... 73
Figure 5.20: Évolution rhéologique – Viscosité plastique PH mod ....................................... 73
xvii
Figure 5.21: Influence du dosage en retardateur de prise sur le seuil de cisaillement – .
Polyol ................................................................................................................................. 76
Figure 5.22: Influence du dosage en retardateur de prise sur la viscosité plastique –
…………….. .Polyol ....................................................................................................... 77
Figure 5.23: Toff - P ................................................................................................................... 77
Figure 5.24: Toff – N .................................................................................................................. 79
Figure 5.25: Toff – Accélérateur de prise ................................................................................. 81
Figure 6.1: Toff – PC (1) + ACC ............................................................................................... 84
Figure 6.2: Toff – Comparaison non adjuvanté et PC (1) (0,25%) - MBE ............................. 85
Figure 6.3: Toff – PH mod + ACC ............................................................................................ 86
Figure 6.4: Toff – Comparaison non adjuvanté et PH mod (0,25%) - MBE .......................... 87
Figure 6.5 : CAC + SP + RET (0,05%) en fonction du temps – Seuil de cisaillement ........ 90
Figure 6.6 : CAC + SP + RET (0,05%) en fonction du temps – Affaissement ..................... 90
Figure 6.7 : CAC + SP + RET (0,05%) en fonction du temps – Viscosité plastique ........... 91
Figure 6.8 : CAC + SP + RET (0,05%) en fonction du temps – Teneur en air ..................... 91
Figure 6.9 : CAC + SP + RET (0,10%) en fonction du temps – Seuil de cisaillement ........ 92
Figure 6.10 : CAC + SP + RET (0,10%) en fonction du temps – Affaissement................... 92
Figure 6.11 : CAC + SP + RET (0,10%) en fonction du temps – Viscosité plastique ......... 93
Figure 6.12 : CAC + SP + RET (0,10%) en fonction du temps – Teneur en air ................... 93
Figure 6.10 : Toff –Mélange #1 – Superplastifiant – Retardateur de prise .......................... 100
Figure 6.11: Toff – Mélange #2 – Superplastifiant- Retardateur de prise ............................ 101
Figure 6.12 : Variation de la valeur de Toff – Toff (SP + RET) / Toff (SP) ........................... 102
Figure 6.13: Variation valeur de Toff To et To + 90 minutes ............................................... 105
Figure 6.14: Toff – CAC + SP + RET + ACT – Mélange #1 – Activateur de prise (0,20%)
.......................................................................................................................................... 107
Figure 6.15: Toff – CAC + SP + RET + ACT – Mélange #2 – Activateur de prise (0,40%)
.......................................................................................................................................... 108
Figure 6.16: Influence de l’ajout de 0,20% d’activateur sur les valeurs de Toff .................. 109
Figure D-1 : Interface de la boîte de dialogue de la méthode numérique............................ 130
xviii
Figure J-1 : CF-PC (1)-0,3% .................................................................................................. 205
Figure J-2 : CF-PC (1) - 0,5% ................................................................................................ 205
Figure J-3 : CF-PC (1)-0,75% ................................................................................................ 206
Figure J-4 : CF-PC (1)-3% ..................................................................................................... 206
Figure J-5 : CF-400- PC (1) - Synthèse ................................................................................. 207
Figure J-6 : CF-PC mod-0,3% ................................................................................................ 207
Figure J-6 : CF-PC mod-0,5% ................................................................................................ 208
Figure J-7 : CF-PC mod-0,75% .............................................................................................. 208
Figure J-8 : CF-PC mod-3% ................................................................................................... 209
Figure J-9 : CF-400-PC mod Synthèse .................................................................................. 209
Figure J-10 : CF-400-PH mod-0,3% ...................................................................................... 210
Figure J-11 : CF-400-PH mod-0,5% ...................................................................................... 210
Figure J-12 : CF-400-PH mod-0,75% .................................................................................... 211
Figure J-13 : CF-400-PH mod-3% ......................................................................................... 211
Figure J-14 : CF-400-PH mod Synthèse ................................................................................ 212
Figure J-15 : CF-400-PC (2)-0,3%......................................................................................... 212
Figure J-16 : CF-400-PC (2)-0,5%......................................................................................... 213
Figure J-17 : CF-400-PC (2)-0,75% ...................................................................................... 213
Figure J-18 : CF-400-PC (2)-3% ............................................................................................ 214
Figure J-19 : CF-400-PC (2) Synthèse................................................................................... 214
Figure J-20 : LBC-400-PC (1)-0,3%...................................................................................... 215
Figure J-21 : LBC-400-PC (1)-0,5%...................................................................................... 215
Figure J-22: LBC-400-PC (1)-0,75%..................................................................................... 216
Figure J-22 : LBC-400-PC (1)-3% ......................................................................................... 216
Figure J-23 : LBC-400-PC (1) Synthèse................................................................................ 217
Figure J-24 : LBC-400-PC mod-0,3% ................................................................................... 217
Figure J-25 : CF-PC mod-0,5% .............................................................................................. 218
Figure J-26 : CF-PC mod-0,5% .............................................................................................. 218
Figure J-27 : LBC - 400 - PC mod -3% ................................................................................. 219
xix
Figure J-28 : LBC-400-PC mod ............................................................................................. 219
Figure J-29 : LBC-400-PH mod-0,3% ................................................................................... 220
Figure J-30 : LBC-400-PH mod-0,5% ................................................................................... 220
Figure J-31 : LBC-400-PH mod-0,75% ................................................................................. 221
Figure J-32 : LBC-400-PH mod-3% ...................................................................................... 221
Figure J-33 : LBC-400-PH mod Synthèse ............................................................................. 222
Figure J-34 : LBC-400-PC (2) - 0,3% ................................................................................... 222
Figure J-35 : LBC-400-PC (2) - 0,75% ................................................................................. 223
Figure J-36 : LBC-400-PC (2) -3% ........................................................................................ 223
Figure J-38 : LBC-400-PC (2) (Synthèse) ............................................................................. 224
1
Chapitre 1 – Introduction
1.1 Mise en contexte
La conservation de l’intégrité structurale des ouvrages d’art en génie civil est l’un des
principaux objectifs de la recherche sur les matériaux cimentaires. En fonction de divers
facteurs, dont l’âge et les conditions d’exposition, une structure en béton présentera
différentes formes de détériorations et de pathologies pouvant affecter le comportement
structural, la durabilité ainsi que la qualité esthétique de la structure. Dans le but
d’améliorer la durée de vie de ces ouvrages, les bétons utilisés doivent répondre à des
exigences de formulation et de performance très rigoureuses. Le type de ciment, la
présence d’ajouts cimentaires, le rapport eau/ciment, les différents types d’adjuvant, les
dosages, le type ainsi que la taille des granulats sont quelques facteurs jouant un grand
rôle sur la qualité finale d’un mélange. Toutefois, il ne suffit pas d’avoir uniquement une
composition adéquate pour obtenir les propriétés désirées, encore faut-il être en mesure,
en chantier, de mettre correctement le mélange en place (transport, consolidation, prise et
finition) et, bien sûr, procéder à la cure appropriée. Ainsi, le béton frais doit posséder des
propriétés rhéologiques lui permettant de s’écouler et combler adéquatement l’espace
offert avec un minimum de ségrégation, i.e., offrir une bonne ouvrabilité ainsi qu’une
bonne stabilité rhéologique.
Les propriétés rhéologiques d’un mélange sont en quelque sorte une signature de la
qualité de l’ouvrabilité et de la maniabilité d’un mélange. D’ailleurs, pouvoir qualifier et
quantifier le comportement rhéologique du béton frais est un atout important dans le
domaine de la construction. Ceci est d’autant plus important lors de l’utilisation de
ciments d’aluminate de calcium (CAC) où l’adjuvantation adaptée, les composantes
chimiques et le processus d’hydratation présentent une complexité supplémentaire en
comparaison au ciment Portland.
Les bétons composés de ciment à base d’aluminate de calcium sont principalement
utilisés pour leur grande résistance aux dégradations chimiques, notamment celles
2
causées par les sulfates, ainsi que pour leur durcissement rapide (Scrivener, 2000).
Cependant, certaines difficultés de mise en place liées à ce type de béton limitent parfois
leur utilisation en génie civil. Ces difficultés peuvent rendre, d’un point de vue des
propriétés rhéologiques, un mélange inutilisable en chantier (perte de maniabilité rapide,
ségrégation, ressuage excessif, etc.). Afin de pallier à ces limitations, une sélection
adéquate des différents adjuvants et du type de ciment d’aluminate de calcium permettra
de mieux contrôler l’ouvrabilité ainsi que la qualité de ces bétons.
1.2 Objectifs généraux
Dans le cadre du présent projet de recherche, les propriétés rhéologiques et la robustesse
de différents mélanges de béton d’aluminate de calcium sont évaluées par le biais
d’études rhéologiques. Ces études visent principalement à explorer l’interaction de
différents types d’adjuvant, employés seuls ou en combinaison, sur deux types de ciment
d’aluminates de calcium. Les livrables de ce projet sont des recommandations sur la
composition de mélange en vue de leur utilisation en chantier, où les attentes peuvent
aller de la prise rapide aux grands délais de mise en place.
1.3 Structure du document
Ce document est divisé en six sections. Une revue bibliographique, chapitre 2, aborde les
notions théoriques permettant une meilleure compréhension du document. Un survol
détaillé du programme de recherche décrit les motivations ainsi que les objectifs
spécifiques qui ont guidé ce projet de recherche (chapitre 3). L’ensemble des matériaux,
des équipements ainsi que l’approche méthodologique employée sont abordés au chapitre
4. La présentation et l’analyse des résultats de la phase I et II sont respectivement
présentées dans les chapitres 5 et 6.
3
Chapitre 2 – Revue bibliographique
2.1 Introduction
Ce second chapitre a pour objectif de présenter au lecteur les notions théoriques générales
dans le but de le préparer aux différents concepts abordés dans cet ouvrage. Ce chapitre
est divisé en deux sections : la première présente les notions associées au ciment
d’aluminate de calcium. La seconde porte sur l’étude rhéologique appliquée au domaine
des matériaux cimentaires.
2.2 Ciment d’aluminate de calcium
2.2.1 Matières premières et composition de phases
Le ciment d’aluminate de calcium (CAC) est principalement constitué de bauxite et de
calcaire. La bauxite est un minéral caractérisé par sa forte teneur en Al2O3 et en CaO.
Différents composés tels que le SiO2, Fe2O3 et TiO2 sont également présents dans la
bauxite. Plus de 40 % de la composition des ciments d’aluminate de calcium sont des
monoaluminates de calcium (CaAl2O4 abrégé en CA). Cette phase hydraulique est la plus
importante dans la composition des CACs. Contrairement au ciment Portland, les C3A
apparaissent rarement dans les ciments d’aluminate de calcium. La figure 2.1 présente un
diagramme de phase CaO-Al2O3-SiO2. Le point « Z » représente la composition du
Ciment FonduMC
contenant 16,5 % d’oxyde de fer exprimé sous forme Fe2O3.
4
Figure 2.1: Partie du diagramme de phase CaO-Al2O3-SiO2. (adapté de Scrivener, 2003)
2.2.2 Hydratation du ciment d’aluminate de calcium
Étapes de réaction
L’hydratation est la réaction chimique entre l’eau de gâchage et les grains de ciment qui
résulte en un durcissement de la matrice cimentaire. L’hydratation du ciment
d’aluminates de calcium se produit en général par un mécanisme de
dissolution/précipitation (Alt et Wong, 2003). Trois étapes de réaction ont été identifiées
lors de l’hydratation des grains de ciment d’aluminate de calcium (Fryda et Scrivener,
2001). Il y a tout d’abord dissolution des grains de ciment correspondant à une
augmentation de concentration des ions Ca2+
et Al(OH)4- en solution. Par la suite, une
période d’induction débute, durant laquelle la concentration reste la même dans la
solution durant plusieurs heures. Enfin, une précipitation spontanée a lieu, activée par la
nucléation de C3AH6 et correspondant à une baisse rapide de concentration des ions, qui
déclenche simultanément une dissolution des grains de ciment restant et la précipitation,
entraînant la croissance rapide de nouveaux hydrates (Fryda, 2008 ; Bilodeau, 1997).
5
Réaction d’hydratation des CACs
Les équations 1-5 permettent de visualiser les différentes réactions chimiques possibles
lors de l’hydratation des CACs.
[1] CA+10H → CAH10
[4] 2CAH10→C2AH8+AH3+9H
[2] 2CA+11H→C2AH8+AH3
[5] 3C2AH8→2C3AH6+AH3+9H
[3] 3CA+12H→C3AH6+2AH3
Le principal constituant anhydre étant le CA, le durcissement de la matrice cimentaire est
directement relié aux produits de ce composé. La quantité de CAH10 et C2AH8 présents
dans la pâte de ciment sont dépendantes de la température lors de l’hydratation et de la
constitution même du ciment. En effet, leurs structures cristallines (hexagonales) sont
instables aux températures ambiantes et élevées (Neville, 2000).
Bien que le dégagement de chaleur produit lors de l’hydratation des CACs s’effectue plus
rapidement comparativement au ciment Portland, l’énergie libérée demeure globalement
équivalente pour les deux types de ciment (Robson, 1962, Alt et Wong, 2003).
La figure 2.2 représente un thermographe typique d’un ciment d’aluminate de calcium
(Ciment Fondu), en contact avec de l’eau. Ce graphique comporte trois périodes
caractéristiques de l’hydratation des CACs. Un pic de flux thermique apparaît dans les
premières minutes de la réaction et représente un dégagement de chaleur initial (région I).
Ce pic est causé par les réactions exothermiques de l’hydratation des grains de ciment, la
chaleur de dissolution des composés solubles ainsi que la chaleur de formation d'une
mince couche d'hydrate à la surface des phases les plus réactives. Par la suite, une période
dormante (région II) d’une durée de quelques heures est une période d’inertie thermique,
réactions exothermiques négligeables. La maniabilité et l’ouvrabilité d’un mélange sont
directement reliées à cette période, qui peut être fortement influencée par l’utilisation
6
d’adjuvants (voir la section 2.4.5). La température atteinte dans cette période dormante
est déterminée par la teneur en eau et la composition du ciment. Finalement, une période
d’activité et de dégagement de chaleur (région III) débute. L’initiation de cette période
correspond au durcissement de la pâte cimentaire.
Figure 2.2: Représentation schématique du profil de température en fonction du temps
pour une suspension de CAC (Alt et Wong, 2003)
Conversion et cinétique d’hydratation
Le phénomène de conversion se définit comme le passage des hydrates CAH10 et C2AH8
instables en C3AH6 et en gel d’alumine (AH3). Le processus de conversion est
accompagné d’un changement de structure cristalline des différents hydrates, dits
métastables. Les CAH10 et C2AH8 ont une structure cristalline hexagonale tandis que
l’hydrate C3AH6 possède une structure cristalline cubique plus dense. La rapidité de cette
conversion est fonction de la température; elle peut se faire sur une période de quelques
heures ou sur quelques années (Fryda, 2008). Ce changement de structure cristalline
mène à la formation d’hydrates plus denses, ce qui entraîne une augmentation de la
7
porosité de la matrice cimentaire. Cette augmentation de la porosité a comme incidence
d’entraîner une diminution de la résistance à la compression.
2.3 Rhéologie appliquée à l’étude des bétons
2.3.1 Introduction
L’étude rhéologique appliquée aux bétons frais est l’un des aspects scientifiques des
bétons le plus étroitement lié au domaine pratique. Les difficultés liées au malaxage, à
l’écoulement dans les coffrages, au maintien de la stabilité rhéologique, à la capacité à se
consolider ainsi que la réalisation d’une finition de surface adéquate ne sont que quelques
exemples de problématiques pouvant être rencontrées avec l’utilisation d’un béton ne
possédant pas un comportement rhéologique adéquat. Dans cette optique, la composition
d’un mélange de béton frais doit se faire selon les règles de l’art, tant en qualité qu’en
proportion de ciment, d’agrégats et d’ajout minéral et d’adjuvant chimique (Tattersall et
Banfill, 1983). Chacune des composantes de la formulation d’un mélange de béton joue
un rôle essentiel dans le comportement rhéologique. Il est donc primordial d’effectuer
une analyse individuelle et d’ensemble afin de bien saisir l’importance de chacune de ces
composantes.
L’intérêt derrière l’étude rhéologique du béton frais est de pouvoir quantifier et qualifier
le comportement du béton à partir du contact eau/ciment jusqu’au moment où le béton
n’est plus maniable. La durée de cette période est variable: elle se traduit généralement,
dans le cas de béton conventionnel et de ciment d’aluminate de calcium, dans une échelle
de temps s’exprimant en heures.
2.3.2 Maniabilité du béton frais
Introduction
Dans la sphère de l’étude des matériaux cimentaires à l’état frais, différents termes
peuvent être utilisés pour décrire, de manière qualitative et quantitative, le comportement
rhéologique du matériau : maniabilité, ouvrabilité, consistance, cohésion, écoulement,
8
mobilité et même la pompabilité. Certains termes, comme la consistance, font référence
à un indice de mobilité, d’autres comme la cohésion, réfèrent à la stabilité. Aucune règle
stricte ne limite l’utilisation de ces termes. De façon générale, une bonne ouvrabilité
signifie qu’un mélange est en mesure de se mettre en place de manière efficace. Par
contre, il est peu fréquent de décrire l’évolution de celle- ci dans le temps. L’aspect de la
stabilité est souvent négligé, ou mal compris, ce qui peut se traduire par des problèmes
de ségrégation et/ou de ressuage excessif (voir section 2.3.3).
Une bonne maniabilité est dépendante du projet à effectuer. Par exemple, un béton dont
la consistance est considérée comme satisfaisante pour effectuer une coulée dans un
coffrage par gravité peut être perçu comme un béton possédant une consistance
inadéquate lorsque la mise en place du mélange est effectuée par pompage.
Modèle rhéologique
Les modèles rhéologiques sont des outils mathématiques utilisés pour caractériser le
comportement d’un matériau lors de son écoulement. Le choix du modèle est justifié par
le type de matériau étudié ainsi que la vitesse de déformation à laquelle le matériau est
soumis. De nombreux modèles rhéologiques ont été proposés depuis le début de l’étude
de la rhéologie. Plusieurs études ont permis de lier divers modèles rhéologiques déjà
existants aux matériaux cimentaires. Papo (1988) a effectué une revue de littérature
complète des différents modèles applicables aux pâtes de ciment.
Un fluide parfait est souvent représenté par une corrélation linéaire, équation [6], qui est
caractérisée essentiellement par une proportionnalité entre contrainte et vitesse de
cisaillement, tel qu’illustré à la figure 2.3. On parle alors d’un fluide newtonien.
9
[6]
τ : Contrainte de cisaillement (Pa)
ηpl : Viscosité (Pa.s)
: Vitesse de cisaillement (s-1
)
Figure 2.3: a) Schématisation du comportement rhéologique d’un corps newtonien b)
mouvement de cisaillement d’un système plaque-plaque
Dans un écoulement newtonien, la contrainte varie linéairement en fonction de la vitesse
de cisaillement. L’avantage du modèle est qu’il requiert uniquement la viscosité absolue
.
Le béton n’étant pas un fluide newtonien, il n’est pas possible d’appliquer ce modèle à ce
type de matériaux. Dans l’étude du béton frais, c’est le modèle de Bingham qui apparaît
dans la majorité des études comme un bon compromis entre complexités du matériau et la
réalisation d’une mesure expérimentale représentative. Ce modèle permet une bonne
représentation du comportement rhéologique d’un béton frais.
Plaque en
mouvement
(vitesse constante)
Plaque mobile à l’arrêt
Plaque stationnaire
τ η
10
Le modèle rhéologique de Bingham est donc le modèle rhéologique le plus couramment
employé dans le domaine des matériaux cimentaires (Tattersall et Banfill, 1983). Ce
modèle est utilisé pour des fluides qui sont caractérisés par la présence d’un seuil de
cisaillement. Ce seuil de cisaillement «τ0 » est défini comme la contrainte minimale à
appliquer au fluide afin d’initier l’écoulement (figure 2.4 et équation [7]). La viscosité
plastique (ηpl) est décrite par le quotient de la variation de contrainte de cisaillement et la
vitesse de cisaillement.
[7] τ - τ0 = ηpl
τ : Contrainte de cisaillement (Pa)
τ0 : Seuil de cisaillement (Pa)
ηpl : Viscosité plastique (Pa.s)
: Vitesse de cisaillement (s-1
)
Lors de mesures sur béton (ordinaire), on admet généralement qu’il existe une corrélation
entre le seuil de cisaillement et l’affaissement (tel que mesuré au cône d’Abrams).
Cependant, la viscosité plastique pourra varier pour 2 bétons ayant la même mesure de
seuil de cisaillement, ce qui témoigne de l’importance de la mesure rhéologique, ici 2
points, afin de décrire le comportement d’un béton frais.
τ0
τ ηpl
Figure 2.4 : Schématisation du modèle de Bingham
11
Thixotropie
Le terme thixotropie est utilisé en rhéologie pour identifier un matériau dont la viscosité
diminue, en fonction du temps. Lorsque celui-ci est soumis à une déformation constante
(figure 2.5). C’est par définition un phénomène réversible, représenté par les flèches de la
figure 2.5. Pour les fluides non newtoniens, il est également possible de décrire le
caractère thixotrope en fonction de l’effort à fournir pour maintenir l’écoulement. Ainsi,
une fois le seuil de cisaillement franchi, si l’effort nécessaire pour maintenir un
écoulement constant diminue en fonction du temps, le matériau est alors dit thixotrope.
Au repos, une restructuration a lieu, augmentant la viscosité et la contrainte de seuil
apparente (Jarny,Monnet et Philippe, 2007).
Le phénomène de thixotropie est extrêmement important dans l’étude des matériaux
cimentaires, surtout pour des mélanges à base de ciments d’aluminate de calcium. Ce
comportement est aussi motivant en recherche qu’il peut être décourageant en chantier.
Par exemple, l’influence de la thixotropie peut être un obstacle sur les différents
protocoles expérimentaux à définir. En pratique, la thixotropie peut-être critique lors
d’opération de pompage, un temps d’arrêt même court engendrera une augmentation
significative de la viscosité, rendant impossible la reprise du pompage. Un gradient de
cisaillement doit être perçu comme une énergie apportée au système, cette source
d’énergie est habituellement apportée, en chantier, à l’aide d’une tige vibrante. En
d’autres termes, une fois le mélange de béton frais mis en place dans les coffrages, le
mélange se restructure pour augmenter sa viscosité et ainsi diminuer de façon
significative l’ouvrabilité. À l’aide d’une tige vibrante, il est possible de redistribuer
localement suffisamment d’énergie pour briser les liens et ainsi permettre de nouveau
l’écoulement et la mise en place du mélange.
12
Figure 2.5: Comportement d’un corps thixotrope
2.3.3 Stabilité rhéologique
Ségrégation
La ségrégation dans un mélange de béton frais est une problématique à considérer et à
éliminer lors de la conception et de la mise en place d’un mélange de béton. La
ségrégation se manifeste par la séparation d’une proportion de la phase solide
(principalement les gros granulats) du reste du mortier. Lors du malaxage, la ségrégation
s’observe sur les zones cisaillées. Par exemple, lors du malaxage, au malaxeur planétaire,
d’un mélange propice à la ségrégation, il est possible d’observer une ligne de ségrégation;
la pâte migre vers les zones cisaillées tandis que les gros granulats migrent vers les zones
mortes. Une bonne granulométrie et une pâte à rhéologie adaptée peuvent diminuer les
risques de ségrégations.
Ressuage
Le ressuage est un cas particulier de ségrégation où les particules solides ont un
mouvement inverse à celui du liquide. En fait, pendant la période dormante du béton,
l’eau, étant moins dense que l’ensemble des composantes du mélange, percole vers la
surface (Josserand, 2002). Le ressuage est dû à un déséquilibre entre l’eau et les
particules fines (en quantité trop faible), ainsi qu’un tassement du squelette granulaire.
Un faible ressuage est acceptable et même parfois souhaitable, puisque l’eau de ressuage
en surface prévient l’évaporation excessive.
13
2.4 Facteurs influençant le comportement rhéologique du
béton frais
2.4.1 Introduction
La complexité rhéologique associée au béton frais réside dans le fait que tous les
constituants d’un mélange influencent le comportement rhéologique d’un béton frais. Les
principaux facteurs influencent le comportement rhéologique du béton frais sont les
suivants;
rapport eau/ciment;
finesse et composition chimique du ciment;
distribution granulométrique et surface spécifique des ciments utilisés;
dosage approprié des adjuvants chimiques;
temps d’hydratation;
distribution granulométrique, taille et forme des granulats;
teneur en air;
durée et intensité du malaxage.
2.4.2 Rhéologie des pâtes
Des particules (de différentes dimensions en suspension) réactives, en contact avec de
l’eau: voilà l’énoncé utilisé par Haritori et Izumi (1990), pour mettre sur pieds un modèle
englobant réactivité, suspension solide et mécanique des fluides définissant les pâtes de
ciment. Depuis maintenant plusieurs années, différents chercheurs ont tenté d’établir des
liens entre les propriétés rhéologiques des pâtes de ciment et celle des bétons (Tattersall
et Banfill, 1983; Ferraris, 2001), sans toutefois, être en mesure d’obtenir des corrélations
satisfaisantes entre le seuil de cisaillement et viscosité plastique. Il n’est donc pas
possible, à ce jour, de prédire le comportement rhéologique d’un béton en connaissant
uniquement les propriétés de la pâte cimentaire. Cela ne veut cependant pas dire que
14
certains éléments comme le volume de pâte ou le type de liant n’auront pas un effet
important sur la rhéologie du béton.
Pâte de ciment
Volume de pâte
De façon générale, un mélange de béton est composé de granulats et de pâte cimentaire.
Cette pâte se compose habituellement de liant, d’eau et d’air et représente normalement
entre 25% et 35% du volume total du béton. Dans un mélange de béton, la pâte
cimentaire joue le rôle de colle, liant ainsi les granulats pour former un solide.
L’influence de l’eau dans le système cimentaire est de séparer les granulats les uns des
autres dans le but de diminuer l’amplitude des frottements entre ceux-ci. En augmentant
la teneur en eau pour une teneur en ciment constante, une diminution de concentration de
solide présent dans le mélange est ainsi créée (Hu, 1995). Cet abaissement de la
concentration entraîne une réduction dans le nombre de points de contact entre les
différents grains solides, diminuant le seuil de cisaillement (figure 2.6; Banfill, 1990;
Ferraris et De Larrard, 1998).
Figure 2.6 : Influence de l’augmentation de la teneur en eau (Ferraris et De Larrard, 1998)
Augmentation
de la teneur en eau
C
ou
ple
(N
m)
Vitesse de rotation (rev/s)
15
Pour une augmentation de la teneur en ciment, le volume de pâte augmente. Il y a donc
plus de pâte pouvant s’écouler entre les granulats, augmentant ainsi la distance entre eux.
Le seuil de cisaillement diminue en fonction de l’augmentation du volume de pâte (figure
2.7; Westerholm, 2006). La viscosité plastique varie également en fonction du volume de
pâte (figure 2.8; Assaad, 2004; Westerholm, 2006).
Figure 2.7: Seuil de cisaillement en fonction du volume de pâte – pour un rapport
eau/ciment contant (tiré de Westerholm, 2006)
Figure 2.8: Viscosité plastique en fonction du volume de pâte - pour un rapport
eau/ciment contant (tiré de Westerholm, 2006)
Volume de pâte (%)
Seu
il d
e c
isa
ille
men
t (P
a)
Volume de pâte (%)
Vis
co
sité
pla
stiq
ue (
Pa
.s)
16
Rapport eau/ciment
La qualité de la pâte de ciment durcie est directement liée à la quantité d’eau utilisée en
rapport à la quantité de ciment utilisée dans le mélange La réduction de la teneur en eau
dans un mélange de béton augmente la résistance mécanique, améliore la durabilité, et
réduit la perméabilité et le retrait de séchage du béton mature (Neville, 2000).
L’augmentation du rapport eau/ciment entraîne une diminution du seuil de cisaillement
ainsi qu’une diminution de la viscosité plastique (figure 2.9 et 2.10; Tattersall, 1991;
Westerholm, 2006).
Figure 2.9: Effet du rapport e/c sur le seuil de cisaillement de différents mortiers (tiré de
Westerholm, 2006)
17
Figure 2.10 : Effet du rapport e/c sur la viscosité plastique de différents mortiers (tiré de
Westerholm, 2006)
Ciment
La surface spécifique est l’une des façons de caractériser la finesse du ciment. Vom berg
(1979) a démontré que la finesse d’un ciment est un facteur affectant considérablement
les caractéristiques rhéologiques.
À maniabilité égale, une pâte fabriquée à partir d’un ciment ayant une surface spécifique
plus grande entraîne une demande d’eau supplémentaire. Dans le cas d’un ciment
Portland, la finesse peut varier normalement entre 3500 et 3800 cm2/g. Pour les ciments
d’aluminates de calcium, la finesse peut varier entre 3200 et 4700 cm2/g. C’est pour cette
raison, à dosage similaire, que les pâtes à base de ciment d’aluminate de calcium sont
plus fluides que les pâtes à base de ciment Portland (plus grande finesse).
Pour les bétons de CAC, une teneur en ciment minimal de 400 kg/m3 est requise pour
qu’un mélange de rapport eau /ciment égal à 0,40 puisse être maniable (Scrivener, 2005).
18
Les propriétés rhéologiques des pâtes de ciments dépendent aussi, dans une moindre
importance, de la forme des grains de ciments qui les constituent (Tanaka et Suzuki,
1998), de leurs tailles, de leurs distributions granulométriques, de leur rugosité de
surface, de leurs concentrations, de la composition de la pâte et de leurs interactions de
surface (Looten, 2004). Les deux derniers paramètres sont souvent modifiés à l’aide
d’ajout chimique (Flatt, 2002, voir section 2.4.5).
2.4.3 Malaxage
Le malaxage est une opération visant à homogénéiser le mélange de béton par l’entremise
d’une action mécanique. Les différents constituants de la formulation n’ayant pas les
mêmes densités, il peut être difficile de rendre le mélange homogène (Yang et Jennings,
1995). En même temps, la période de malaxage permet de rendre le béton plastique, donc
d’obtenir une consistance adéquate. Pour obtenir cette plasticité, le malaxeur doit
apporter suffisamment d’énergie pour une durée suffisante.
De plus, le malaxage a comme rôle, lorsque cela est requis, d’entraîner de l’air dans le
mélange (Lemay, 2000). Lors du malaxage, un culbutage est exercé sur la masse de
béton malaxé. Cette action produit un réseau de bulle d’air en emprisonnant dans un
premier temps des bulles d’air pour ensuite, en présence d’un agent entraîneur d’air, les
réduire et les stabiliser en bulle plus petite.
Le choix d’un malaxeur dépend de la nature des constituants à mélanger. Les liens se
créant au sein de la pâte de ciment doivent être brisés pour permettre un écoulement. La
force requise pour briser ces liens dans la structure est transmise à travers le fluide durant
le processus de malaxage (Yang et Jennings, 1995).
Bien qu’une relation entre la microstructure de la pâte de ciment et le malaxage ait été
établie, celle-ci n’est pas bien comprise (Yang et Jennings, 1995). La séquence de
malaxage, le temps de malaxage ainsi que le type de malaxeur employé jouent un rôle
crucial dans les performances du mélange de béton frais. De manière générale, des
recherches ont démontré que l’écoulement d’une pâte de ciment est sensible à l’historique
de malaxage qu’elle a subi (Tattersall et Banfill, 1983; Pope, 1992).
19
Aujourd’hui, deux méthodes de malaxages sont utilisées en pratique pour la fabrication
de mélange de béton de CAC. Voici ces deux méthodes :
malaxage directement en camion toupie
bétonnière mobile avec malaxage court par l’action d’une vis d’Archimède
Malaxage continu
Pour prévenir la ségrégation ainsi que la compaction, dans un mélange de béton frais,
pouvant être rencontré lors du transport, celui-ci est soumis à une agitation continue pour
maintenir l’homogénéité et la maniabilité jusqu’à la mise en place.
La vitesse d’agitation ne doit pas être trop rapide ni trop lente. Dans le premier cas, le
frottement causé par les agrégats augmente la chaleur au sein du mélange et peut causer
l’effritement des granulats (Lemay, 2000). Dans le deuxième cas, une agitation trop lente
ne permettra pas de contrer la vibration, causée par le transport, et de conserver le béton
homogène.
Malaxage instantané
La bétonnière mobile est principalement utilisée pour sa polyvalence dans la fabrication,
en chantier, d’un mélange de béton. En plus d’être le moyen de transport, ce type de
bétonnière permet d’y retrouver tous les constituants du mélange. Ceux-ci se retrouvent
dans divers compartiments et à l’aide d’une formulation volumétrique, le mélange est
dosé, malaxé et déchargé. Ce type de bétonnière est principalement utilisé pour les petites
applications demandant une prise et un durcissement rapides.
Dans une bétonnière mobile, le malaxage s’effectue par l’entremise d’une vis
d’Archimède. Le malaxage est très court, soit de l’ordre d’environ 15 secondes (Baki,
2002). Cette durée est variable en fonction de la vitesse de la vis d’Archimède et de son
inclinaison. Ce type de malaxage permet un temps de prise plus court en comparaison à
un malaxage continu. Cette différence est causée par le gradient de cisaillement que subit
le béton dans la vis d’Archimède, qui est beaucoup plus grande que celui des autres types
de malaxeurs (Baki, 2002).
20
2.4.4 Temps (rhéologie en fonction du temps)
Outre le phénomène de la thixotropie déjà couvert à la section 2.3.2, la progression des
réactions chimiques durant la période dormante a aussi une influence sur les propriétés
rhéologiques des bétons. En effet, même si elle progresse très lentement durant cette
période, la réaction d’hydratation apporte une structuration lente de la pâte.
La figure 2.11 permet de visualiser l’influence de l’hydratation sur le profil des courbes
du seuil de cisaillement en fonction du temps écoulé. Il s’agit de 3 bétons similaires, à
base de ciment Portland, testés à 4 différentes températures. Il est possible d’observer
l’augmentation rapide du seuil de cisaillement pour un béton à 20 0C comparativement à
un béton à 10 0C. Cette augmentation serait directement reliée à l’hydratation (Petit et al.,
2008).
Figure 2.11: Influence de la température sur l’évolution du seuil de cisaillement (Petit et
al, 2008)
C’est durant la période dormante qu’un mélange de béton est maniable. Le rapport du
temps écoulé sur la période dormante présente une tendance inversement proportionnelle
à la température (Petit et al, 2008). Lorsque la période dormante est diminuée (réaction
d’hydratation accélérée), en raison d’une augmentation de la température, il est possible
21
d’observer une modification plus rapide des propriétés rhéologiques. Les figures 2.12 et
2.13 représentent respectivement l’évolution du seuil de cisaillement et de la viscosité
plastique pour un mélange de béton de rapport eau/ciment de 0,52, en fonction du rapport
entre le temps écoulé et la période dormante du mélange (à trois températures distinctes).
Lors d’essai à température plus élevée, la période dormante d’un mélange est diminuée.
Malgré cette diminution, il est possible d’observer que pour chacune des conditions
couples temps-température, les mélanges se comportent de manières similaires.
Figure 2.12: Influence du rapport « temps écoulé sur la période dormante » sur « le seuil
de cisaillement d’un béton à base de ciment Portland » (Petit et al, 2008)
Figure 2.13: Influence du rapport « temps écoulé » sur « la période dormante sur la
viscosité » (Petit et al, 2008)
22
2.4.5 Adjuvants
Un adjuvant est un produit chimique pouvant être à l’état solide ou en solution. Dans le
domaine des matériaux cimentaires, l’utilisation d’un adjuvant est principalement
motivée dans le but de réduire la quantité d’eau, d’améliorer la maniabilité, de contrôler
le temps de prise, d’améliorer les propriétés mécaniques ainsi que d’améliorer la
durabilité (Ramachandran, 1995).
En pratique, il est courant d’avoir à utiliser un ou des adjuvants. Une bonne connaissance
de leur influence au point de vue rhéologique sur différents types de mélange est
essentielle. Très peu d’études portant sur l’adjuvantation des CACs sont disponibles.
Les sous-sections suivantes présentent les différents adjuvants employés avec les CACs,
à savoir : les accélérateurs de prise et retardateurs de prise, les superplastifiants ainsi que
les activateurs de prise (« Trigger »).
Accélérateurs de prise et retardateurs de prise
Un accélérateur de prise accélère la prise du béton en réduisant la durée de la période
dormante. Les sels de lithium ajouté au ciment d’aluminate de calcium se sont avérés très
efficaces comme accélérateur de prise (Scrivener et Fryda, 1995). Ce phénomène est
décrit par Banfill et Gill (1986) comme la précipitation d’hydrates d’aluminate de lithium
qui agissent comme sites de nucléation dans la solution. Des travaux ont également
démontré que le temps de prise des mortiers et des bétons est fonction du pH de la
solution de lithium dans l’eau de gâchage (Novinson et Crahan, 1988).
Un retardateur de prise augmente le temps de transition du mélange pour passer de l’état
plastique à l’état durci. L’utilisation d’un retardateur de prise a pour but de prolonger la
période d’induction d’un mélange de béton (Rodney et Hewlett, 2005), ralentir
l’hydratation du ciment (Ramachandran, 1994), réduire l’importance des joints froids
lorsqu’une couche de béton est mise en place sur une autre surface ainsi que de maintenir
la maniabilité plus longtemps à température ambiante élevée (Hewlett, 1979). Pour les
ciments Portland, les retardateurs de prise sont des molécules réagissant avec les ions
23
calciums en formant ainsi des complexes peu solubles. En précipitant à la surface des
grains de ciments, ces composés ralentissent la diffusion des ions, donc, la dissolution des
grains de ciment et la précipitation des hydrates. Il existe très peu d’information
concernant les retardateurs de prise employés avec un ciment d’aluminate de calcium
(Bilodeau, 1997).
Superplastifiant
Cette sous-section présente une description générale des interactions ciment-
superplastifiant. Par la suite, une description sommaire de l’influence d’un
superplastifiant sur les propriétés rhéologiques d’un mélange de béton est exposée.
Mode d’action et interaction ciment-superplastifiant
Durant le broyage du clinker, la surface des grains de ciment se retrouve sous charge
électrostatique positive et négative (Hu, 1995). Donc, lors du contact de grains de ciment
avec l’eau, ceux-ci ont tendance à s’agglomérer en flocs et ainsi emprisonner une quantité
d’eau plus ou moins importante, diminuant ainsi l’efficacité de l’eau (en diminuant l’eau
libre) sur le comportement rhéologique du mélange de béton. Par la suite, l’hydratation
de différentes phases minérales transforme la surface d’un grain de ciment en libérant des
ions dans la solution interstitielle, favorisant ainsi davantage la floculation.
L’utilisation de superplastifiant dans un mélange de béton a pour objectif principal
d’améliorer la maniabilité du mélange en interagissant avec les grains de ciment en
s’adsorbant à leur surface, jouant un rôle de défloculant et de dispersant, ce qui réduit
l’agglomération des grains de ciment. Ainsi, toute l’eau ajoutée au mélange est
disponible, améliorant les propriétés rhéologiques du mélange. Une utilisation excessive
de superplastifiant peut cependant entraîner des problèmes d’instabilités rhéologiques
comme la ségrégation et le ressuage.
Influence des superplastifiants sur les propriétés rhéologiques
La capacité d’un superplastifiant à diminuer le seuil de cisaillement d’un mélange de
béton dépend du type, du dosage, du temps de l’ajout du superplastifiant, du rapport
24
eau/ciment, de la nature et de la teneur en ciment, des granulats, de la température, etc.
(Ramachadran, 1995).
Le moment de l’ajout du superplastifiant joue un rôle essentiel (Aiad, 2003). Lorsque le
superplastifiant est ajouté en même temps que l’eau de gâchage, l’affaissement est plus
important que pour un mélange dont l’adjuvant a été ajouté plus tard (5 à 50 minutes),
(figure 2.14).
Figure 2.14: Influence du délai avant l’ajout de superplastifiant (tiré de Ramanchadran,
1995)
Des études (Dodson, 1989; Ramachandran, 1995) ont permis de mettre en évidence les
tendances générales de l’influence d’un superplastifiant sur le comportement rhéologique
d’un mélange de béton frais. En présence de superplastifiant, le seuil de cisaillement
diminue significativement tandis que la viscosité plastique, en fonction du dosage, peut
25
augmenter ou diminuer légèrement. Les effets sont plus prononcés en bas dosage de
superplastifiant (Spiratos, 2003).
Un problème de compatibilité superplastifiant – ciment doit être soupçonné lors de
l’obtention de mauvaises propriétés rhéologiques initiales et d’une perte d’affaissement
rapide (Spiratos, 2003).
Activateur de prise – « Trigger »
Un activateur est un adjuvant chimique en solution qui est normalement ajouté à la fin
d’un malaxage continu, quelques minutes avant la mise en place. Durant un malaxage
continu, il est fréquent d’utiliser un retardateur de prise en combinaison avec un
superplastifiant pour allonger la période dormante et ainsi conserver une plus grande
flexibilité dans les délais de mise en place tout en conservant les propriétés rhéologiques
à long terme. Quelques minutes avant la mise en place, un activateur est alors ajouté au
mélange, écourtant la période dormante ou « réveillant » le mélange.
26
Chapitre 3 – Programme de recherche
3.1 Présentation du projet
Ce projet d’étude s’inscrit dans le cadre de recherches sur les réparations d’ouvrages d’art
en béton, au sein du centre de recherche sur les infrastructures en béton (CRIB) de
l’Université Laval. Appuyée sur les informations du chapitre précédent, la motivation
derrière cette recherche est de faciliter l’utilisation de béton à base de CAC dans le
domaine du génie civil.
Dans le cadre de ce projet de maîtrise, les propriétés rhéologiques ainsi que la robustesse
de différentes compositions de mélange de béton d’aluminate de calcium sont évaluées
par le biais d’études rhéologiques. L’étude se penche sur différents paramètres plus
spécifiques tels que l’influence du type d’adjuvant, de leurs dosages et de leurs
combinaisons, du type et de la durée de malaxage employé. Pour répondre aux objectifs
spécifiques, la recherche est divisée en 2 phases.
• Phase I : Établir l’influence de l’utilisation de différents types adjuvants, utilisée
seul, sur le comportement rhéologique de bétons de CAC soumis à différent type
de malaxage
• Phase II : À partir des résultats obtenus de la phase I, étudier l’influence de la
combinaison de divers adjuvants sur le comportement rhéologique de bétons de
CAC dans le but d’obtenir des mélanges utilisables en chantier
3.2 Malaxage
Dans le cadre de ce projet, deux types de malaxages sont utilisés : malaxage « continu »
et malaxage « instantané ». Dans le premier cas, l’on vise à simuler le malaxage et
l’agitation continue qu’un mélange de béton frais subit dans un camion-toupie (figure
27
3.1). Ce sont donc les propriétés rhéologiques à moyen et long terme qui sont étudiées.
Dans le second cas, le malaxage simulé correspond à celui obtenu avec bétonnière mobile
(figure 3.2), où seul le comportement rhéologique à court terme est pertinent. En effet, la
bétonnière mobile transporte les matériaux séparés et effectue un malaxage à la demande
via une vis d’Archimède suivant une méthode de dosage volumétrique.
Figure 3.1 : Malaxage continu en camion-toupie
Figure 3.2 : Malaxage instantané en bétonnière mobile
3.3 Phase I
L’objectif de cette phase expérimentale est d’explorer les effets rhéologiques, par
l’entremise de courbes de saturation, des différents types et familles d’adjuvants sur les
ciments d’aluminate de calcium. Par le biais de ces courbes de saturation et
d’observations en laboratoire, il est possible de sélectionner diverses combinaisons
28
adjuvant - ciment. Cette sélection permettra d’éviter les effets négatifs tels que des
problèmes d’instabilité rhéologique et d’incompatibilités chimiques.
Une courbe de saturation permet d’obtenir, en fonction du dosage en adjuvant, le
comportement rhéologique d’un mélange. Dans cet ouvrage, deux types de courbe de
saturation sont employés afin de représenter le plus efficacement possible la maniabilité
d’un mélange. Il est question d’une courbe de saturation employant une approche
rhéologique d’un mélange et d’une approche indirectement axée sur la maniabilité, celle
de la « boîte de maniabilité » (voir section 4.4.3). L’approche rhéologique porte sur les
propriétés physiques du mélange à l’état frais, à savoir le seuil de cisaillement (G) et la
viscosité plastique (H) tels qu’obtenue avec le rhéomètre IBB (rhéomètre de type
malaxeur), (voir section 4.3.3). Ces valeurs sont mesurées pour chaque dosage
d’adjuvant. La figure 3.3 schématise une courbe de saturation selon cette approche. Pour
chacun des mélanges, la quantité d’eau est corrigée en fonction du dosage et de la teneur
en solide de chacun des adjuvants utilisés.
Figure 3. 3: Schématisation d’une courbe de saturation selon l’approche rhéologique
La totalité des adjuvants est en solution et le dosage est représenté en millilitre d’adjuvant
par kilogramme de ciment.
% Superplastifiant (ml SP/Kg Liant)
Seu
il d
e ci
sail
lem
ent
G (
Nm
)
29
Le tableau 3.1 permet de visualiser les différents types d’adjuvants qui ont été combinés
aux ciments d’aluminates de calcium utilisés dans ce projet. Il est important de noter que
cette phase est essentielle puisqu’il n’existe que très peu, et parfois aucune information
sur l’effet de certains adjuvants, lorsque combinés aux CACs. La compréhension du
comportement des adjuvants, considérés individuellement, permettra un choix éclairé
pour la phase II du projet.
Tableau 3.1 : Schématisation de la phase 1
Malaxage instantané Malaxage continu
CAC Non adjuvanté X X
CAC + Superplastifiant X X
CAC + Retardateur de prise X
CAC + Accélérateur de prise X
3.4 Phase II
L’objectif de cette phase expérimentale est de définir une ou des formulations ayant des
propriétés rhéologiques et des temps de prise satisfaisant des règles pratiques précises.
Par le biais de ces combinaisons d’adjuvant, il sera possible d’obtenir des résultats
permettant de proposer des règles d’adjuvantation (dosage recommandé) et de malaxage
adaptées.
Le tableau 3.2 permet de visualiser les différentes combinaisons d’adjuvants utilisées
dans ce projet pour les deux conditions de malaxage.
30
Tableau 3.2: Schématisation de la phase 2
Malaxage instantané Malaxage continu
CAC + Superplastifiant + Accélérateur de
prise
X
CAC + Superplastifiant + Retardateur de
prise + Activateur de prise
X
Ici, les deux méthodes de malaxage présentées (section 3.2) dictent les propriétés
recherchées. Ainsi, la combinaison CAC + Superplastifiant + Accélérateur de prise a
pour objectif de simuler un mélange de béton à base de ciment d’aluminate de calcium
soumis à un malaxage court et rapide obtenu lors de l’utilisation d’une bétonnière mobile.
De même, la combinaison CAC + Superplastifiant + Retardateur de prise + Activateur de
prise a pour but de simuler le malaxage et le transport d’un mélange de béton frais dans
un camion-toupie. Dans un premier temps, lors du malaxage continu du béton, l’ajout du
superplastifiant et du retardateur de prise simule l’utilisation en camion-toupie afin
d’obtenir les propriétés rhéologiques recherchées et, en parallèle, apporter un
prolongement de la période dormante. Une fois le camion-toupie prêt au déchargement,
l’ajout d’un activateur a pour rôle de réactiver le mélange et ainsi profiter des
développements rapides en résistance mécanique des CACs.
Le tableau 3.3 fait une synthèse des différents objectifs de la phase II.
31
Tableau 3.3 : Synthèse des objectifs de la phase II
Objectifs Type de malaxage
CAC + Superplastifiant
+
Accélérateur de prise
- Rhéologie adéquate; malaxage efficace
- Prise rapide, augmentation des résistances
mécaniques
Bétonnière mobile
CAC + Superplastifiant
+
Retardateur de prise
+
Activateur de prise
- Rhéologie adéquate; malaxage efficace
- Allongement de la période dormante;
- Adaptation du mélange pour bien se comporter
au point de vue rhéologique
- Prise rapide, augmentation des résistances
mécaniques
Bétonnière
conventionnelle
(Camion toupie)
32
Chapitre 4 – Matériaux, équipements et méthodologies
Ce chapitre regroupe toute l’information sur l’ensemble des matériaux, des équipements
et des procédures utilisés tout au long de cette étude.
4.1 Matériaux
4.1.1 Eau
L’eau en provenance du réseau de distribution d’eau potable de la ville de Québec est
utilisée pour la confection des mélanges. Elle est entreposée dans un baril de 160 litres
dans le but de conserver une température constante de 23oC.
4.1.2 Ciment
Deux différents ciments à base d’aluminate de calcium sont utilisés :
Ciment Fondu MC
LBC MC
La différence entre ces deux ciments réside dans la composition chimique.
Les fiches techniques de ces deux ciments se trouvent à l’annexe A. En raison de
l’importante quantité de matériaux utilisés durant ce projet, différents lots ont été utilisés.
4.1.3 Granulats
Les granulats utilisés sont du sable de type siliceux et des gravillons (5-14 mm) de type
calcaire. Ils sont entreposés dans les laboratoires de gâchage du CRIB à température
ambiante.
Malgré le fait que plusieurs lots soient utilisés pour les réalisations des mélanges, le sable
utilisé pour chacun des mélanges provient de la même carrière, à Saint-Joachim (QC).
33
La pierre utilisée provient également de plusieurs lots, mais est également extraite de la
même carrière, Graymont. Les courbes granulométriques ainsi que les principales
caractéristiques du sable et des gravillons se retrouvent à l’Annexe B.
Une optimisation du squelette granulaire a permis de fixer la proportion des granulats à
45% de sable et 55% de gravillon. L’annexe C permet au lecteur intéressé de visualiser
les méthodes employées ayant mené à la sélection du squelette granulaire.
4.1.4 Adjuvants
Une grande diversité d’adjuvants chimiques a été utilisée dans le cadre de ce projet. Le
tableau 4.1 énumère en détail l’ensemble des adjuvants utilisés.
Tableau 4.1: Description des adjuvants utilisés
Type d’adjuvant Famille Chimique Abréviation Fournisseur Nom
commercial
Accélérateur de prise Lithium L Kerneos -
Superplastifiant Polycarboxylate PC(1) BASF Glenium 7500
Superplastifiant Polycarboxylate PC(2) Euclid SPC Eucon
Superplastifiant Polycarboxylate modifié PC Chryso Optima 203
Superplastifiant Phosphonate modifié PH Chryso Pave 100
Retardateur de prise Naphtalène N BASF Conchem SPN
Retardateur de prise Acide d’hydroxyde carboxylate HC Grace Daratard HC
Retardateur de prise Polyol P Chryso AL 810
Activateur Donnée confidentielle ACT Kerneos -
Ces adjuvants ont initialement été sélectionnés afin d’explorer une plage expérimentale la
plus vaste possible. Les fiches techniques de chacun de ces adjuvants se retrouvent en
Annexe D.
34
4.2 Mélanges
4.2.1 Description des mélanges
L’ensemble des mélanges étudiés dans le projet a été confectionné dans le laboratoire du
CRIB de l’Université Laval. La température dans l’entrepôt des matériaux et du
laboratoire de gâchage est contrôlée et constante à 23oC.
4.2.2 Nomenclature des mélanges
La composition des mélanges est essentiellement la même pour ces phases I et II. Les
deux sous-sections suivantes permettent de prendre connaissance de l’identification de la
totalité des mélanges produits dans ce projet. Dans certains cas, le mélange a été gâché à
plusieurs reprises dans le but de valider la reproductibilité des résultats. Pour ceux-ci, le
numéro de l’essai est représenté à la fin de la composition par le suffixe (– essai x).
L’ensemble des mélanges s’est produit à une teneur en ciment visée de 400 kg/m3 et à
température ambiante du laboratoire, soit 23oC. Le tableau 4.2 présente la formulation
typique des mélanges de béton non-adjuvantés utilisés dans le cadre de ce projet.
Tableau 4.2 : Formulation typique
Rapport Eau/Ciment Ciment
[kg/m3]
Sable
[kg/m3]
Gravillon
[kg/m3]
Eau
[kg/m3]
Volume de pâte*
[%]
0,40 410 854 1033 164 29,35
*Le volume de pâte inclut un pourcentage d’air entraîné théorique de 7,5%
35
Mélanges de la phase I
Le tableau 4.3 présente la nomenclature utilisée dans ce projet pour la phase I. La totalité
des adjuvants sont en solution, le dosage est représenté en millilitre d’adjuvant par
kilogramme de ciment.
Par exemple le mélange CF - SP – PC(1) - (0.25) signifie que le mélange est constitué de
Ciment Fondu avec un dosage en superplastifiant de famille chimique des
polycarboxylate de 0.25%, le (1) complète l’identification du superplastifiant utilisé.
Tableau 4.3 : Nomenclature des mélanges de la phase I
Type de ciment
Type d’adjuvant Famille chimique
Dosage
(ml ADJ/ Kg Liant)
(%)
CF : Ciment Fondu MC
A : Accélérateur de prise L : Lithium (0,0-3.0)
LBC : LBC MC
SP : Superplastifiant
PC (1 ou 2): Polycarboxylate
PC: Polycarboxylate modifié
PH: Phosphonate modifié
(0,0-6,0)
R : Retardateur de prise
N : Naphtalène
HC : Acide d’hydroxyde carboxylate
P : Polyol
(0,0-6,0)
Mélange de la phase II
La nomenclature utilisée pour les adjuvants dans la phase II reste la même que celle de la
phase I. Cependant, l’ajout d’un activateur de prise est représenté par les initiales
« ACT ». Pour les mélanges de la phase II, en raison de la présence de combinaison de
différents types d’adjuvants, l’utilisation des crochets est primordiale.
En accord avec le tableau 3.2, l’utilisation d’un mélange composé de CAC +
Superplastifiant + Accélérateur de prise est soumis à un malaxage instantané, tandis que
36
la combinaison CAC + Retardateur de prise + Superplastifiant + Activateur est soumis à
un malaxage en continu.
Le tableau 4.4 décrit la nomenclature utilisée pour la phase II. Par exemple, le mélange
LBC-[SP-PH-(0.25)]+[R-P-(0.1)]-[ACT-(0.4)] signifie que le ciment utilisé est du LBC
avec l’ajout de superplastifiant de la famille chimique des phosphonate à un dosage de
0.25 % (ml SP / kg de ciment) additionné d’un retardateur de prise à base de polyol à un
dosage de 0.1% (ml RET / kg de ciment), par la suite le mélange est malaxé 90 minutes
pour ensuite introduire un activateur à un dosage de 0.4% (ml ACT / kg de ciment).
Les tableaux E.1 à E.5, (annexe E), donnent une liste exhaustive des mélanges utilisés
pour chacune des phases à l’étude. L’Annexe F présente la composition de l’ensemble
des mélanges réalisés.
Tableau 4.4: Nomenclature des mélanges de la phase II
Type de ciment
Type d’adjuvant Famille chimique Dosage
(ml ADJ/ Kg CM)
(%)
CF : Ciment Fondu MC
A : Accélérateur de prise L : Lithium (0,0-1,5)
LBC : LBC MC
SP : Superplastifiant
PC (1 ou 2): Polycarboxylate
PC mod : Polycarboxylate
modifié
PH mod : Phosphonate modifié
(0,0-0,25)
R : Retardateur de prise
N : Naphtalène
HC :Acide d’hydroxyde
carboxylate
P : Polyol
(0,05-0,10)
ACT : Activateur de prise Donnée confidentielle (0,2- 0,4)
37
4.3 Équipements
4.3.1 Malaxeurs
Cette section présente les différents malaxeurs utilisés dans cette étude.
Malaxeur à mouvement planétaire
Deux types de malaxeur à mouvement planétaire sont utilisés dans le cadre de ce projet.
L’un possède une capacité de 30 litres (figure 4.1), tandis que le second possède une
capacité de 80 litres (figure 4.2)
Figure 4.1 : Malaxeur à mouvement planétaire d’une capacité 30 litres
Figure 4.2 : Malaxeur à mouvement planétaire d’une capacité de 80 litres
38
En plus d’être fréquemment utilisé pour le gâchage en usine, le malaxage planétaire
minimise les zones où le gradient de cisaillement est nul, favorisant une bonne
homogénéité du mélange de béton.
Malaxeur à vitesse variable
Afin de simuler l’importante agitation d’une bétonnière mobile, l’utilisation d’un
malaxeur à vitesse variable (figure 4.3) s’est imposée comme le type de malaxeur
représentant plus fidèlement le cisaillement recherché. Comme il a été vu à la section
2.4.3, une bétonnière mobile soumet le mélange de béton à un cisaillement très élevé
durant une période de temps très court (de l’ordre de 15 secondes).
Figure 4.3 : Malaxeur à vitesse variable
La capacité du malaxeur à vitesse variable est de 15 litres et trois différentes vitesses sont
disponibles, soient :
Faible vitesse : 107 tours/minute
Moyenne vitesse : 198 tours/minute
Haute vitesse : 361 tours/minute
39
Ce type de malaxeur comporte néanmoins un inconvénient majeur, celui-ci ne peut
malaxer efficacement le mélange en présence de gravillon de dimension trop importante.
La méthode des mortiers de béton équivalent (MBE) a donc été utilisée pour l’obtention
des résultats désirés. La méthode MBE consiste à concevoir, à partir d'une composition
de béton, un mortier où l’on substitue les gravillons par une quantité de sable de manière
à obtenir une surface spécifique totale similaire.
Malaxeur à tambour
Un malaxeur à tambour est uniquement utilisé pour simuler la période d’agitation en
camion toupie du béton. La capacité du malaxeur est de 60 litres (figure 4.4). La cuve
comprend trois pales longitudinales fixées sur les parois intérieures d’une largeur de
100 mm chacune. L’ensemble a une rotation de 22 tours/minute. Pour permettre une
homogénéisation optimale lors du malaxage, la cuve est inclinée de 20 ο par rapport à
l’horizontale.
Figure 4.4: Malaxeur à tambour d’une capacité de 60 litres
En utilisant un malaxage continu, il est possible de caractériser l’évolution des
différentes propriétés d’un mélange de béton en fonction de temps. Le malaxeur à
tambour est utilisé pour simuler un mélange de béton soumis à un malaxage continu
(agitation) de 90 minutes.
40
4.4 Évaluation expérimentale
Le comportement du béton est guidé par une panoplie de facteurs interagissant les uns
avec les autres. Avec l’utilisation d’adjuvants et d’ajouts minéraux, le comportement
rhéologique des bétons frais est grandement modifié. Lors de la mise en œuvre d’un
mélange de béton frais, différentes méthodes d’essais permettent de caractériser son
comportement rhéologique. Dans un rapport portant sur la rhéologie et la maniabilité des
bétons (Ferraris et coll, 2001), les auteurs font une revue exhaustive de l’ensemble des
tests rhéologiques disponibles, tant en chantier qu’en laboratoire. Les sous-sections
suivantes permettent de constater qu’il y a plus d’une façon d’exprimer la maniabilité du
béton.
Le choix de ces différentes méthodes est basé sur différents critères:
Facilité d’utilisation en chantier;
coût;
applicabilité à une large gamme de béton;
facilité d’utilisation et interprétation;
robustesse.
Les sous-sections suivantes exposent les essais rhéologiques pertinents dans le cadre de
cette étude.
4.4.1 Grille qualitative
Une grille qualitative a été mise sur pied, par l’équipe de recherche, dans le but de décrire
de manière empirique les observations faites en laboratoire sur les mélanges produits.
Cette grille est basée uniquement sur des observations. Celles-ci sont consignées à deux
moments durant les essais, soit durant et immédiatement après le malaxage.
41
De façon qualitative, un indice de ségrégation, de ressuage, de dégazage et d’apparence
générale a été attribué aux mélanges. L’annexe G présente la description de chacun des
indices pouvant être attribués. Cette approche, bien que qualitativement, ont permis de
consigner des observations qui sont parfois souvent difficiles à saisir expérimentalement.
4.4.2 Essai de la table à secousse
Cet essai provenant de la norme française, NF-12350-5, consiste à déterminer l’étalement
du béton frais. L’essai permet d’évaluer la consistance du béton frais par la mesure de son
étalement sur un plateau plan soumis à des chocs. Ce test permet de mesurer des
variations de la consistance du béton correspondant à des valeurs d’étalement comprises
entre 340 mm et 600 mm. Au-delà de ces valeurs limites, l’essai d’étalement n’est plus
significatif, et il convient d’envisager l’utilisation d’autres méthodes de mesure.
L’essai comprend une table mobile (figure 4.5), comportant un plateau plan de 700 mm
qui est destiné à recevoir le béton et qui est relié par des charnières à une base rigide sur
laquelle il peut tomber d’une hauteur fixe. Un moule conique tronqué de 200 mm de
hauteur est rempli de deux couches de volume égal de béton frais. Chaque couche doit
être pilonnée à 10 reprises par une tige de section carrée de 40 mm. Trente secondes
doivent séparer l’arasement du moule et de son soulèvement. Une fois la stabilisation
adéquate de la table d’étalement, en appuyant sur la patte située à l’avant de la table, le
plateau doit être lentement soulevé jusqu'à la butée supérieure. Le plateau doit retomber
sur la butée inférieure à 15 reprises, la durée de chaque cycle devant atteindre au moins 2
secondes et ne pas dépasser 5 secondes. L’étalement maximal du béton doit être mesuré
dans les 2 directions parallèles aux bords de la table.
Figure 4.5 : Table à secousse
42
Il est nécessaire de vérifier qu’il n’y a pas eu ségrégation du béton. La pâte de ciment
peut se séparer des gravillons et former un rond de pâte s’étalant sur plusieurs millimètres
autour des gravillons. Si un tel phénomène se produit, il faut conclure que le test ne s’est
pas déroulé de façon satisfaisante.
En comparaison à l’essai d’affaissement (essai statique), l’essai d’étalement est
dynamique, ce qui signifie que l’on fournit de l’énergie au système durant la période de
l’essai.
4.4.3 Rhéomètre IBB
Le rhéomètre IBB est un rhéomètre de type malaxeur (figure 4.6). Il a initialement été
conçu pour mesurer les propriétés rhéologiques des bétons projetés par voie humide
(Beaupré, 1994). Depuis, il est utilisé pour une large gamme de consistances de béton,
allant de 20 mm d’affaissement à un mélange autoplaçant.
Figure 4.6 : Rhéomètre IBB
43
Le principe de cet appareil de mesure réside dans le mouvement planétaire d’un agitateur
en forme de H. Un bol cylindrique, de 360 mm de diamètre et 250 mm de hauteur, permet
de contenir le mélange de béton dans lequel l’agitateur est inséré pour l’essai. Celui-ci
consiste à imposer au mélange, différentes vitesses de cisaillement pour mesurer le
couple appliqué à chacune des vitesses.
Une cellule de charge mesure le couple de l’agitateur tandis qu’un tachymètre mesure la
vitesse de rotation de l’agitateur. La relation linéaire entre le couple et la vitesse est
définie par la pente « H » et l’abscisse à l’origine, « G », lesquels décrivent
respectivement la viscosité plastique et le seuil de cisaillement. Le désavantage majeur du
rhéomètre IBB est son incapacité à donner un seuil de cisaillement et une viscosité
plastique en unité fondamentale (Pa et Pa.s). Chapdelaine (1998) a tenté de déterminer
une relation algébrique aux unités machines, obtenues à l’aide du rhéomètre IBB, et aux
unités fondamentales sans toutefois être en mesure d’identifier une corrélation précise.
Cet appareil reste cependant très utilisé puisqu’il est robuste et permet de couvrir une
large gamme de maniabilité.
Il n’existe aucune relation entre le seuil de cisaillement et la viscosité plastique (Tattersall
et Banfil, 1983). Cependant, à l’aide des propriétés physiques obtenues, il sera possible
d’identifier différentes boîtes de maniabilité permettant de caractériser le mélange de
béton. Une boîte de maniabilité représente la section entre les couples de viscosité
plastique et du seuil de cisaillement satisfaisant les critères rhéologiques pour des
applications précises. La figure 4.7 permet d’observer qu’un mélange de béton ayant un
seuil de cisaillement précis peut avoir différentes valeurs de viscosité.
44
Figure 4.7: Exemple de boîte de maniabilité
4.4.4 Séquence de cisaillement
La séquence de cisaillement utilisée avec le rhéomètre IBB est l’évolution de vitesse de
cisaillement fournie au mélange en fonction du temps. Normalement, pour un matériau
comportant un comportement rhéologique similaire au béton, une séquence de
cisaillement contient deux portions distinctes, une montée en vitesse suivie d’une
descente. La portion ascendante a pour rôle d’apporter au système suffisamment
d’énergie pour déstructurer les liens cimentaires, donc, diminuer le phénomène de
thixotropie. Pour chacune des vitesses de cisaillement appliquées, lors de la portion
descendante, un couple est mesuré. Par l’entremise d’une régression linéaire, les
propriétés physiques du matériau sont déduites lors de la portion de descente. La figure
4.8 permet de visualiser la séquence utilisée pour la totalité des essais, tandis que la figure
4.9 présente un exemple typique de profil d’une courbe rhéologique pour un béton frais.
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Seu
il d
e ci
sail
lem
ent
(Nm
)
Viscosité plastique (Nm*s)
45
Figure 4.8: Séquence de cisaillement appliqué
Figure 4.9 : Exemple typique d’une courbe rhéologique
4.4.5 Toff
L’hydratation des ciments d’aluminate de calcium produit un dégagement de chaleur
(processus exothermique) offrant des informations utiles à la réactivité du ciment. Une
corrélation entre le dégagement de chaleur et les hydrates formés a ainsi été définie par
Fryda et Scrivener (2001) pour les CACs (équations 1 à 5).
L’acquisition de la température est effectuée à l’aide d’un thermocouple (figure 4.10); la
courbe de dégagement de chaleur au centre d’un échantillon en fonction du temps permet
de déterminer le Toff. Celui-ci est défini en traçant d’abord une ligne de base moyenne qui
0 50 100 150 200
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Temps (sec)
Vit
ess
e d
e r
ota
tio
n
(To
ur/s
ec)
Séquence de cisaillement
0 5 10 15 20 25
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Couple (Nm)
Vit
esse
(R
ev/s
ec)
46
identifie le point de la courbe qui représente le point (la température) au moment où la
courbe quitte la ligne moyenne. Le Toff correspond à la valeur du temps correspondant au
point trouvé précédemment + 1oC.
Figure 4.10 : Schématisation d’un moule et d’un thermocouple et exemple d’un profil de
courbe de température (Toff ≈ 320 minutes)
Cette méthode possède l’avantage d’être automatisée; seul le thermocouple nécessite une
calibration. Cette méthode est idéale pour obtenir des renseignements supplémentaires sur
le temps de prise lors d’ajout d’adjuvant dans un mélange. L’ajout d’accélérateur ou de
retardateur de prise peut avoir un effet significatif sur le profil de température.
Il est important de noter que les résultats des profils peuvent varier en fonction de la taille
du moule, de sa conductivité thermique, de la température initiale du mélange, de la
température de l’environnement ainsi que de la conductivité de la matrice cimentaire. Il
est donc évident que durant cette étude, l’utilisation de cette méthode a pour unique but
de comparer et d’obtenir des ordres de grandeur de différents résultats. Il est aussi
intéressant de noter que la duré pratique d’utilisation (DPU) est considérée être environ le
tiers du Toff. Ce DPU représente la durée pour laquelle le mélange de béton frais demeure
maniable pour une mise en place adéquate.
0
10
20
30
40
0 150 300 450 600 750 900 1050 1200
Tem
pératu
re (
0C
)
Temps (min)
47
4.5 Méthodologie
4.5.1 Préparation des mélanges
La formulation de chacun des mélanges a été effectuée à l’aide du Système Qualité CRIB
(SQCRIB); l’Annexe H présente les différentes procédures de calcul permettant la
formulation d’une gâchée. La teneur en eau du sable est mesurée pour chacun des
mélanges afin d’ajuster la quantité d’eau ajoutée à la gâchée. La teneur en eau de la pierre
n’a pas été mesurée. Des mesures préliminaires ont permis de déterminer une différence
de masse après chauffage de 0.01%, ce qui amenait une quantité d’eau non significative.
4.5.2 Malaxage
Dans un premier temps, le malaxeur doit être complètement sec, afin de réduire au
maximum l’influence d’eau parasite n’étant pas prise en compte dans la formulation
initiale du mélange. Par la suite, les matériaux secs sont incorporés dans le malaxeur
suivant un l’ordre suivant: pierre (pour les bétons), sable et ciment. Les séquences de
malaxage de chacune des parties sont décrites dans les tableaux 4.4 et 4.5.
Tableau 4.5 : Séquence de malaxage pour les mélanges soumis à un malaxage
instantané et continu dans un malaxeur planétaire
Durée de malaxage (min)
Méla
ng
e
Ty
pe
de
mal
axag
e
Vo
lum
e g
âchée
(L
)
Co
nst
itu
ants
sec
s
(min
)
Ap
rès
con
tact
Eau
- ci
men
t (m
in)
Co
nfe
ctio
n d
es
épro
uvet
tes
CAC Non adjuvanté I 27 1 6 -
CAC+ SP I/C 27/40 1 6 -
CAC+RET I/C 27 1 6 -
48
CAC+SP+RET+ACT C 40 1 6 -
Tableau 4.6 : Séquence de malaxage pour les mélanges soumis à un malaxage
instantané dans un malaxeur à vitesse variable
Durée de malaxage
(min)
Méla
ng
e
Ty
pe
de
mal
axag
e V
olu
me
gâc
hée
(L)
Co
nst
itu
ants
sec
s
Fai
ble
vit
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/
Hau
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se (s
) A
dd
itio
n d
’eau
Hau
te v
ites
se (
s)
Co
nfe
ctio
n d
es
épro
uvet
tes
CAC+ACC I 5 30/10 15 -
CAC+SP+ACC I 5 30/10 15 -
4.5.3 Essais sur béton frais
Les tableaux 4.6 et 4.7 présentent l’ensemble des essais pour chacune des phases du
projet. L’essai d’affaissement (CSA-A23.2-5C), de table à secousse (NF-12350-5), de
masse volumique (CSA-A23.2-6C), de teneur en air (CSA-A23.2-4C), de Toff et de
rhéomètre ont été réalisés entre 15 et 25 minutes après le contact eau-liant.
Tableau 4.7: Essais de la phase I
Essai
d’affaissement
Essai
table à
secousse
Rhéomètre
IBB
Toff Masse
volumique
Teneur
en air
Grille
qualitative
CAC seul X X X X X X X
CAC + Superplastifiant X X X X X X X
CAC + Retardateur X X X X X X X
CAC + Accélérateur de - - - X - - -
49
prise
Tableau 4.8: Essais de la phase II
Essai
d’affaissement
Rhéomètre
IBB
Toff Masse
volumique
Teneur
en air
Grille
qualitative
CAC + Superplastifiant +
Accélérateur de prise
- - X - - -
CAC + Superplastifiant +
Retardateur de prise + Activateur *
X X X X X X
* Avant l’ajout de l’activateur de prise
Pour la combinaison CAC + Accélérateur de prise, aucun essai rhéologique n’est effectué
en raison de la perte de maniabilité trop rapide. Les tableaux 4.8 et 4.9 synthétisent les
approches utilisées selon les différentes parties du projet. L’approche rhéologique
consiste à la réalisation d’essais rhéologiques; affaissement, table à secousse, teneur en
air et rhéomètre IBB. L’approche de maniabilité consiste à la réalisation d’essais de Toff
et d’observations visuelles (grille).
Tableau 4.9: Approche utilisée pour l’obtention de courbe de saturation de la phase
I
Approche rhéologique Approche de maniabilité
CAC + Superplastifiant X X
CAC + Retardateur X X
CAC + Accélérateur de prise - X
50
Tableau 4.10: Approche utilisée pour l’obtention de courbe de saturation de la phase II
Approche rhéologique Approche de maniabilité
CAC + Superplastifiant +
Accélérateur de prise
- X
CAC + Superplastifiant +
Retardateur de prise + Activateur
X X
51
Chapitre 5 – Analyse des résultats de la phase I
L’ensemble du projet comporte plus de 230 mélanges à analyser dans des conditions
d’expérimentation différentes (malaxage, cisaillement, etc.). En regard de ce grand
nombre de mélanges et de conditions, il est primordial de bien comprendre le plan
général de ce chapitre afin de ne pas s’égarer dans les diverses sections et sous-sections.
La section 5.2 présente une brève analyse statistique de l’ensemble des mélanges utilisés
dans le cadre de cette étude. Par la suite, les sections suivantes portent sur l’analyse des
résultats de la phase I présentée selon l’ordre chronologique des résultats à l’annexe I.
5.1 Composition des mélanges
Cette section a pour principal objectif de présenter la robustesse de la confection de
chacun des mélanges utilisés afin d’être en mesure de justifier l’influence de paramètres
sur les résultats obtenus.
Les tableaux 5.1 et 5.2 présentent la moyenne et l’écart-type des résultats obtenus en
laboratoire pour l’ensemble des mélanges de la phase I et II.
52
* La teneur en air en laboratoire n’a pu être mesurée en raison de l’état trop sec du
mélange. La teneur en air utilisé pour le calcul du volume de pâte est celle théorique de
7,5%.
Composition Rapport
E/C
Ciment
[kg/m3]
Sable
[kg/m3]
Gravillon
[kg/m3]
Eau Volume
de pâte
[%]
CAC + SP+ ACC
(24 mélanges)
Moyenne 0,412 638,9 1065,1 - 633,5 46,8
Écart-type 0,006 4,0 564,1 - 560,2 0,3
CAC SP + RET + ACT
(34 mélanges)
Moyenne 0,400 412,1 847,2 1039,0 163,6 29,7
Écart-type 0,008 2,8 49,2 9,5 3,0 0,6
Composition Rapport
Eau/Ciment
Ciment
[kg/m3]
Sable
[kg/m3]
Gravillon
[kg/m3]
Eau Volume
de pâte
[%]
CAC Non adjuvanté
(8 mélanges)
Moyenne 0,39 413,00 854,40 1033,40 164,60 29,40*
Écart-type 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
CAC + SP
(120 mélanges)
Moyenne 0,40 412,00 850,70 1026,60 165,00 29,60
Écart-type 0,00 1,15 7,90 7,70 2,30 0,40
CAC + RET
(36 mélanges)
Moyenne 0,39 413,10 859,80 1030,40 161,00 29,40
Écart-type 0,01 3,00 11,30 7,70 4,40 0,60
CAC + ACC
(14 mélanges)
Moyenne 0,40 412,60 856,93 1031,20 161,40 29,60
Écart-type 0,01 1,60 3,30 3,90 4,70 0,30
Tableau 5.1: Statistiques de la composition des mélanges de la phase I
Tableau 5.2: Statistique de la composition des mélanges de la phase II
53
5.2 Phase I
Dans cette section, une analyse des résultats obtenus durant la première phase du projet
est présentée. L’approche préconisée pour cette section est de présenter et d’analyser les
résultats retrouvés à l’annexe I. Pour chacune des sous-sections, une analyse rhéologique
(seuil de cisaillement, viscosité plastique, affaissement, étalement et Toff) est présentée
selon les deux types de malaxage. Par la suite, une analyse de l’ensemble des résultats est
présentée.
5.2.1 CAC non adjuvanté
Malaxage instantané
Le tableau I.1 présente les résultats d’un béton de CAC sans aucune adjuvantation pour
deux types de ciment, soit le ciment CF et le ciment LBC.
Aucune valeur rhéologique ne permet de décrire en détail les propriétés rhéologiques des
deux mélanges. Un affaissement ainsi qu’un étalement nul sont corrélés avec l’absence de
résultats obtenus à l’aide du rhéomètre IBB. Lorsque l’on obtient le résultat « Overload »,
cela signifie que le seuil de cisaillement du mélange à l’étude est supérieur à la capacité
du rhéomètre IBB, soit 30 N.m. Il s’agit d’un mélange très « raide » et non maniable.
Malaxage continu
Au point de vue rhéologique, les mélanges soumis à un malaxage continu ne sont pas
suffisamment maniables pour dresser un portrait rhéologique pour la formulation à
l’étude d’un béton d’aluminates de calcium sans adjuvant soumis à un malaxage continu
de 90 minutes après le contact eau-ciment.
Autrement dit, les mélanges de référence non-adjuvantés ne présentaient pas une bonne
maniabilité, il n’était donc pas possible de quantifier adéquatement leurs propriétés
rhéologiques.
54
5.2.2 CAC + Superplastifiant
Relation Seuil de cisaillement - Étalement - Affaissement
Durant des essais préliminaires permettant de mettre au point le protocole suivi durant ce
projet, il a été noté que l’essai d’affaissement au cône d’Abram ne semblait pas être
adapté au béton de CAC. En effet, le temps nécessaire pour réaliser l’essai laisse une
place trop importante au phénomène de thixotropie. L’essai de remplacement choisi est
l’essai d’étalement (section 4.3.2), l’hypothèse étant que le phénomène de thixotropie,
très présent pour les CACs (principalement pour le ciment CF), serait écarté par l’énergie
imposée par la table à secousse. La figure 5.1 permet d’observer les valeurs obtenues
d’étalements en fonction du seuil de cisaillement.
Figure 5.1: Relation entre le seuil de cisaillement et l’étalement
Pour que l’essai d’étalement à la table à secousse soit valide, les résultats doivent se
situer entre 340 mm et 600 mm et ne pas présenter de ségrégation, selon la norme NF-
12350-5. La figure 5.1 illustre la totalité des résultats valide pour le ciment CF, soit 24/60
mélanges. Une corrélation de R2= 0,84 est obtenu, pour le ciment CF. Par contre, le LBC
ne se comporte pas de la même manière. En effet, sur la totalité de 60 mélanges (3
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 5 10 15
Éta
lem
en
t (m
m)
Seuil de cisaillement (Nm)
CF
LBC
CF - Non valide
LBC - Non valide
55
mélanges par dosage), uniquement 6 mélanges présentent des étalements valides. Une
ségrégation a été observée sur 54 des 60 mélanges réalisés. L’essai ne semble donc plus
adapté pour les ciments CF et LBC.
Comme il a été mentionné à la section 4.3.2, des résultats préliminaires ont laissé croire
que l’essai d’affaissement n’était pas valide pour les bétons frais à base de ciment
d’aluminate de calcium (effet de la thixotropie). À la lumière des résultats présentés à la
figure 5.1, il apparaît évident que l’essai d’étalement n’est pas, lui non plus, suffisamment
robuste pour l’utiliser sur un béton de CAC.
Dans une étude parallèle, il a été démontré (Crépault, 2009) à l’aide d’un rhéomètre à
oscillation dynamique que le phénomène de thixotropie sur des pâtes cimentaires à base
de ciment CF est très important. Cette étude a permis de modifier le protocole
expérimental du présent projet. Effectivement, il semble que le phénomène de thixotropie
influence de manière significative la maniabilité d’un béton à base de ciment CF
seulement après 5 minutes de repos. Pour sa part, le LBC est un peu thixotrope et se
comporte de manière similaire à une pâte de ciment Portland. Il en est donc convenu,
pour la suite du projet, de réaliser les analyses sur les propriétés physiques des mélanges,
soit sur les résultats obtenus à l’aide du rhéomètre IBB.
Malaxage instantané
Propriétés rhéologiques
Dans le souci de présenter globalement l’influence de chacun des superplastifiants, les
figures 5.2 et 5.3 présentent les courbes de saturation (seuil de cisaillement) pour
l’ensemble des superplastifiants utilisés dans la phase I du projet.
56
Figure 5.2: Courbes de saturation – Ciment CF - Seuil de cisaillement (Synthèse)
Figure 5.3: Courbes de saturation- Ciment LBC - Seuil de cisaillement (Synthèse)
0
5
10
15
20
25
30
0,00% 0,20% 0,40% 0,60% 0,80%
Seu
il d
e c
isail
lem
en
t (N
m)
Dosage (ml SP / kg CM)
CF
PC(1)
PC(2)
PC mod
PH mod
0
5
10
15
20
25
30
0,00% 0,20% 0,40% 0,60% 0,80%
Seu
il d
e c
isail
lem
en
t (N
m)
Dosage (ml SP /kg CM)
LBC
PC(1)
PC(2)
PC mod
PH mod
57
Les figures 5.4 et 5.5 représentent les courbes de saturation (viscosité plastique) pour
l’ensemble des superplastifiants utilisés dans la phase I du projet.
Figure 5.4: Courbe de saturation - Ciment CF - Viscosité plastique (Synthèse)
Figure 5.5: Courbe de saturation - Ciment LBC - Viscosité plastique (Synthèse)
0
5
10
15
20
25
30
0,00% 0,20% 0,40% 0,60% 0,80%
Vis
co
sité
pla
stiq
ue (
Nm
s)
Dosage (ml SP / kg CM)
CF
PC(1)
PC(2)
PC mod
PH mod
0
5
10
15
20
25
30
0,00% 0,20% 0,40% 0,60% 0,80%
Vis
co
sité
pla
stiq
ue (
Nm
s)
Dosage (ml SP /kg CM)
LBC
PC(1)
PC(2)
PC mod
PH mod
58
Polycarboxylate (Glenium 7500 fourni par Chryso) - PC (1)
Pour le seuil de cisaillement, le dosage à saturation pour le ciment CF débute à partir de
0,75% tandis que pour le ciment LBC, des signes de saturation apparaissent à 0,3%.
Cependant, le ciment CF présente un avantage, pour un dosage se situant entre 0,05% et
0,75% il est possible d’obtenir un seuil de cisaillement désiré en augmentant ou
diminuant le dosage en superplastifiant. Le ciment CF présente donc une meilleure
robustesse avec cet adjuvant.
L’évolution de la viscosité plastique pour ce type de superplastifiant décroît de façon
similaire pour les deux types de ciment à des dosages supérieurs à 0,3%. Il est important
de mentionner que pour des valeurs de viscosité plastique inférieures à 15 Nm.s, des
problèmes de stabilités rhéologiques apparaissent, à savoir dégazage, ressuage et
ségrégation.
Polycarboxylate (SPC Eucon fourni par Euclid) - PC (2)
Le seuil de cisaillement du ciment CF, pour un dosage de 0,05%, est 42% supérieur à
celui du ciment LBC. Le dosage de saturation est similaire pour les deux ciments, soit
environ 0,50%.
La viscosité plastique, pour un dosage de 0,05% du ciment LBC, est supérieure de 24% à
celle du ciment CF. Pour un dosage de superplastifiant de type PC (2) entre 0,05% et
0,75%, la viscosité plastique diminue plus rapidement pour le ciment LBC que pour le
ciment CF. Cependant, pour des dosages supérieurs à 0,75% la viscosité plastique ne
varie pas de façon significative.
Polycarboxylate modifié (Optima 203 fourni par Kerneos) - PC mod
Le seuil de cisaillement pour le ciment CF, à un dosage de 0,05%, est de 20 % supérieur
au seuil de cisaillement du ciment LBC. Ce type de superplastifiant est extrêmement
59
robuste pour les deux types de ciment. En effet, la tendance des courbes, au point de vue
du seuil de cisaillement, est similaire pour les deux types de ciments.
L’évolution de la viscosité plastique a une tendance décroissante similaire pour les deux
types de ciment. Pour des dosages supérieurs à 0,75% la viscosité est très faible. De la
ségrégation ainsi que du ressuage ont été observés pour des dosages supérieurs à 0,75%.
Phosphonate modifié (Pave 100 fourni par Kerneos) - PH mod
Le seuil de cisaillement, à un dosage de 0,05%, pour le ciment CF est 26% supérieur que
le ciment LBC. Le dosage de saturation pour le ciment CF est de 0,30 % et 0,50% pour
le ciment LBC.
La viscosité plastique diminue rapidement pour le ciment CF à de faibles dosages, pour
ensuite se stabiliser au dosage de saturation. Cependant, la viscosité plastique avec le
ciment LBC diminue progressivement en fonction de l’augmentation du dosage de
superplastifiant jusqu’au dosage de saturation. Une fois ce dosage atteint la viscosité
plastique demeure constante.
Synthèse
À faible dosage, le ciment LBC possède un seuil de cisaillement plus faible que le ciment
CF. Une fois le dosage de saturation atteint, les deux types de ciment ont des seuils de
cisaillement assez faibles (G < 5 N.m). En comparaison au ciment CF, l’évolution du
seuil de cisaillement, pour le ciment LBC, est similaire pour l’ensemble des
combinaisons ciment – superplastifiant. Donc, en pratique, le ciment LBC semble plus
robuste au point de vue de la maniabilité lorsque comparé au ciment CF.
Dans l’ensemble des mélanges étudiés, pour des dosages entre 0,05% et 0,75%, la
viscosité plastique diminue.
60
À dosage élevé, les deux types de ciment se comportent de façon similaire avec
l’utilisation de superplastifiant de type PC, la viscosité plastique minimale obtenue est au-
dessus de 15 Nm.s. Cependant, avec l’utilisation d’un superplastifiant de type PH mod, la
viscosité plastique minimale pour les deux types de ciments la valeur est
approximativement de 10 Nm.s.
Toff
Les figures 5.6 et 5.7 permettent de comparer l’évolution du Toff en fonction de la teneur
en superplastifiant sur les deux types de ciments à l’étude.
Une défectuosité technique des thermocouples n’a pas permis de récolter les données
durant les essais avec l’utilisation du superplastifiant PC-2.
Figure 5.6: Toff – Ciment CF (Synthèse)
0
500
1000
1500
2000
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% 3,0%
Toff (
min
)
Dosage (ml SP / kg CM)
CF
PC(1)
PC mod
PH mod
61
Figure 5.7: Toff – Ciment LBC (Synthèse)
Polycarboxylate (Glenium 7500 fourni par Chryso) - PC (1)
L’augmentation du Toff en fonction de la quantité ajoutée de superplastifiant de type PC
(1), a une tendance linéaire similaire pour les deux ciments étudiés. La présence de ce
type de superplastifiant provoque un retard de prise lié au dosage. Un dosage en
superplastifiant trop élevé peut entraîner un retard de prise considérable voire, totalement
empêcher la prise (Neville, 2000). La nucléation et le développement des produits
d’hydratation peuvent être ralentis par certains types de superplastifiant. La plage pratique
de ce type de superplastifiant est de 0 - 0,75%.
Polycarboxylate modifié (Optima 203 fourni par Kerneos) - PC mod
L’effet retardateur de prise du superplastifiant est observable à faible dosage et augmente
de façon linéaire pour des dosages supérieurs à 0,50%. Ce type de superplastifiant
démontre donc une robustesse au point de vue de la prise initiale en fonction du dosage
en superplastifiant de type PC mod. La plage pratique de ce type de superplastifiant est
aussi de 0 - 0,75%.
0
500
1000
1500
2000
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% 3,0%
Toff (
min
)
Dosage (ml SP /kg CM)
LBC
PC(1)
PC mod
PH mod
62
Phosphonate modifié (Pave 100 fourni par Kerneos) - PH mod
L’utilisation d’un superplastifiant de type PH mod retarde la prise de manière
significative pour un mélange à base de ciment CF. Un simple ajout de 0,5% de
superplastifiant entraîne un retard de prise de l’ordre de 1000 minutes par rapport à un
mélange sans adjuvant. Pour le même dosage, la valeur du Toff du ciment LBC est
d’environ 600 minutes, soit environ la moitié. Selon les résultats de seuils de cisaillement
obtenus à la figure 5.6, le dosage à saturation est à 0,30 %. À saturation, il est fréquent
d’observer un retard de prise et, il est donc probable que ce dosage à saturation soit
inférieur à cette valeur, en raison du retard de prise observé.
Synthèse
Lors de l’utilisation d’un certain type de superplastifiant, le retard de prise sur le mélange
de béton est fonction de son augmentation en quantité de superplastifiant. Pour un ajout
chimique donné, la tendance de l’évolution du Toff est similaire pour les deux types de
ciment utilisés.
Boîte de maniabilité
Polycarboxylate (Glenium 7500 fourni par Chryso) - PC (1)
La boîte de maniabilité tracée de la figure 5.8 montre les viscosités plastiques
relativement hautes (H > 15 Nm.s), pour une série de seuils de cisaillement passant de
faible à haute (1,8 Nm < G < 28,2 Nm). Cette figure démontre qu’il n’existe aucune
relation entre le seuil de cisaillement d’un mélange et sa viscosité plastique. Par contre, il
est possible, à l’aide de la grille qualitative (tableau I.5), d’établir des limites d’utilisation,
basées sur les observations visuelles (mélanges trop « rigides »).
63
Figure 5.8: Boîte de maniabilité qualitative – PC (1)
Pour des valeurs de viscosité plastique inférieures à 15 Nm.s (ciment CF) des problèmes
de stabilités rhéologiques (ségrégation et ressuage) apparaissent lors de l’arrêt du
malaxeur. Pour des seuils de cisaillement supérieurs à 14,7 Nm (ciment LBC), il n’est pas
possible d’effectuer des essais rhéologiques en raison de la faible maniabilité des
mélanges.
Polycarboxylate (SPC Eucon fourni par Euclid) - PC (2)
La boîte de maniabilité tracée à la figure 5.9 montre les viscosités plastiques relativement
hautes (H > 15,8 Nm.s), pour une série de seuils de cisaillement passant de faible à
haute (0,4 Nm < G < 26,6 Nm). Il est possible à l’aide de la grille qualitative (tableau I.7)
d’établir les limites d’utilisation de ces types de ciment en interaction avec le
superplastifiant de type PC 2.
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Seu
il d
e ci
sail
lem
ent
(Nm
)
Viscosité plastique (Nm*s)
CF
LBC
INS
TA
BIL
ITÉ
RH
ÉO
LO
GIQ
UE
PEU MANIABLE
64
Figure 5.9 : Boîte de maniabilité qualitative – PC 2
À partir de la figure 5.9, la diminution de la viscosité en fonction de l’augmentation du
dosage en superplastifiant laisse place à des problèmes rhéologiques. Sur 10 mélanges
testés, 6 d’entre eux, comportent des problèmes de stabilités rhéologiques et 2 mélanges
présentent un manque de maniabilité.
Polycarboxylate modifié (Optima 203 fourni par Kerneos) - PC mod
La boîte de maniabilité tracée à la figure 5.10 montre des valeurs de viscosités plastiques
assez étalées (6 Nm.s < H < 21 Nm.s), pour une série de seuils de cisaillement passant de
faible à haut (1,8 Nm < G < 19,6 Nm). Il est possible à l’aide de la grille qualitative
(tableau I.9) d’établir les limites d’utilisation de ces types de ciment en interaction avec le
superplastifiant de type PC mod.
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Seu
il d
e c
isail
lem
en
t (N
m)
Viscosité plastique (Nm*s)
CF
LBC
INS
TA
BIL
ITÉ
RH
ÉO
LO
GIQ
UE
PEU MANIABLE
65
Figure 5.10: Boîte de maniabilité qualitative – PC mod
En fonction de la grille qualitative du tableau I.9, des problèmes d’instabilité rhéologique
surviennent à partir de valeurs viscosité plastiques égales ou inférieures à 16 Nm.s. Les
mélanges, dont le seuil de cisaillement, est supérieur à 15,7 Nm, ceux- ci ne sont pas
suffisamment maniable pour effectuer les essais rhéologiques (essais d’étalement).
Phosphonate modifié (Pave 100 fourni par Kerneos) - PH mod
La boîte de maniabilité tracée à la figure 5.11 montre des valeurs de viscosités plastiques
assez faibles (H < 10 Nm.s), pour une série de seuils de cisaillement faibles (G < 5 Nm).
Il est possible à l’aide de la grille qualitative (tableau I.11) d’établir les limites
d’utilisation de ces types de ciment en interaction avec le superplastifiant de type PH
mod.
0
5
10
15
20
25
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0 5 10 15 20 25 30
Seu
il d
e c
isail
lem
en
t (N
m)
Viscosité plastique (Nm*s) IN
ST
AB
ILIT
É
RH
ÉO
LO
GIQ
UE
PEU MANIABLE
66
Figure 5.11: Boîte de maniabilité qualitative PH mod
En fonction de la grille qualitative du tableau I.11, des problèmes d’instabilité
rhéologique surviennent à partir de valeurs viscosité plastiques égales ou inférieures à
10 Nm.s. Les mélanges dont le seuil de cisaillement est supérieur à 16, 7 Nm, ceux- ci ne
sont pas suffisamment maniable pour effectuer les essais rhéologiques (essais
d’étalement).
Le figure 5.12 représente l’ensemble des mélanges effectué pour la partie CAC +
superplastifiant. Il ne serait pas judicieux d’indiquer une boîte de maniabilité valide pour
l’ensemble des combinaisons CAC + superplastifiant.
0
5
10
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0 5 10 15 20 25 30
Seu
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e c
isail
lem
en
t (N
m)
Viscosité plastique (Nm*s)
CF
LBCIN
ST
AB
ILIT
É
RH
ÉO
LO
GIQ
UE
PEU MANIABLE
67
Figure 5.12: Boîte de maniabilité qualitative (Synthèse)
Cette figure illustre encore une fois qu’il n’y a aucune corrélation entre le seuil de
cisaillement et la viscosité plastique. Il est très important de comprendre l’importance des
deux propriétés physiques d’un mélange de béton frais. Par exemple, pour un seuil de
cisaillement donné d’environ 4 Nm, la viscosité plastique varie de 6 Nm.s à 25 Nm.s.
Cette plage de valeur ne peut être négligée en chantier en raison des problèmes de
stabilité rhéologique. Pour des applications normales, on désire obtenir un seuil de
cisaillement relativement bas et d’une viscosité relativement haute.
Malaxage continu
Cette section présente une analyse des différents mélanges de béton soumis à une
agitation continue. Pour cette portion du projet uniquement, l’évolution des propriétés
rhéologiques en fonction du temps est observée.
Les différentes sous-sections illustrent le comportement rhéologique de différents
mélanges de béton d’aluminate de calcium additionnés de superplastifiant. Deux dosages
ont été étudiés. L’intérêt de cette section est d’avoir une vision globale de l’évolution
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Seu
il d
e c
isail
lem
en
t (N
m)
Viscosité plastique (Nm*s)
CF
LBC
68
rhéologique dans le temps des deux types de ciment interagissant avec 4 différents types
de superplastifiant.
Le mélange est initialement malaxé dans un malaxeur planétaire durant une période de 6
minutes. Par la suite, le mélange est transféré dans un malaxeur à tambour (pour simuler
un camion-toupie), dans lequel il subira un malaxage léger, en continu, durant une
période de 60 minutes.
Polycarboxylate (Glenium 7500 fourni par Chryso) - PC (1)
Les figures 5.13 et 5.14 représentent successivement l’évolution du seuil de cisaillement
et de la viscosité plastique d’un béton de CAC (ciment LBC) additionné d’un
superplastifiant de type PC (1).
Deux dosages ont été sélectionnés afin de comparer le comportement rhéologique dans le
temps à un dosage pratique et un second exagéré. Les résultats obtenus pour le ciment CF
n’ont pu être exploités en raison d’une perte de données.
Lors d’un malaxage continu de 60 minutes, le seuil de cisaillement ainsi que la viscosité
plastique demeurent constants pour les deux différents dosages.
Polycarboxylate (SPC Eucon fourni par Euclid) - PC (2)
Les figures 5.15 et 5.16 représentent successivement l’évolution du seuil de cisaillement
et de la viscosité plastique de bétons de CAC additionnés d’un superplastifiant de type
PC 2.
69
Figure 5.13: Évolution rhéologique – Seuil de cisaillement PC (1)
Figure 5.14: Évolution rhéologique – Viscosité plastique PC (1)
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40 50 60
Seu
il d
e c
isail
lem
en
t (N
m)
Temps (min)
LBC 0,3%
LBC 1,5 %
0
5
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25
0 10 20 30 40 50 60
Vis
co
sité
pla
stiq
ue (
Nm
s)
Temps (min)
LBC 0,3%
LBC 1,5 %
70
Figure 5.15: Évolution rhéologique – Seuil de cisaillement PC (2)
Figure 5.16: Évolution rhéologique – Viscosité plastique PC (2)
Le seuil de cisaillement augmente de façon importante pour le ciment CF, à un dosage de
0,3%, après seulement 20 minutes de malaxage. Dans ces conditions, le superplastifiant
0
2
4
6
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0 10 20 30 40 50 60
Seu
il d
e c
isail
lem
en
t (N
m)
Temps (min)
CF 0,3%
CF 1,5%
LBC 0,3%
LBC 1,5%
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Vis
co
sité
pla
tiq
ue (
Nm
s)
Temps (min)
CF 0,3%
CF 1,5%
LBC 0,3%
LBC 1,5%
71
de type PC (2) semble efficace à court terme, quoique le seuil de cisaillement semble
augmenter après seulement quelques minutes de malaxage continu. Si l’on se réfère à la
figure 5.2, il est possible d’observer qu’entre un dosage se situant entre 0,05% et 0,30%,
le ciment CF semble sensible au superplastifiant de type PC (2), le seuil de cisaillement
varie grandement en fonction du dosage, des valeurs se situant entrent de 26 Nm (0,05%)
à 3,6 (0,30%) Nm. Cependant, le seuil de cisaillement demeure relativement constant lors
du malaxage en continu.
Malgré qu’il y ait un certain décalage entre les courbes (figure 5.16), l’évolution de la
viscosité plastique est similaire pour chacun des dosages.
Polycarboxylate modifié (Optima 203 fourni par Kerneos) - PC mod
Les figures 5.17 et 5.18 représentent successivement l’évolution du seuil de cisaillement
et de la viscosité plastique de bétons de CAC additionné d’un superplastifiant de type PC
mod.
Ce type de superplastifiant semble perdre de son efficacité après une vingtaine de minutes
de malaxage en continu jusqu`à un dosage de 0,3% avec le ciment CF. Pour un dosage de
1,50% le seuil de cisaillement demeure constant durant la durée totale de malaxage. Le
ciment LBC se comporte de manière similaire pour les deux dosages utilisés.
En accord avec l’hypothèse de la perte d’efficacité du superplastifiant de type PC mod
durant les premières minutes de malaxage, la viscosité plastique augmente et demeure
constante pour le reste de l’agitation continue. Pour un dosage supérieur, la viscosité
plastique demeure constante. Cependant, le malaxage continu semble diminuer
légèrement la valeur de la viscosité plastique pour les mélanges à base de ciment LBC.
Phosphonate modifié (Pave 100 fourni par Kerneos) - PH mod
Les figures 5.19 et 5.20 représentent successivement l’évolution du seuil de cisaillement
et de la viscosité plastique d’un béton à base de ciment LBC additionné d’un
72
superplastifiant de type PH mod. Des erreurs sont survenues avec le ciment CF, les essais
ont donc été abandonnés.
Figure 5.17: Évolution rhéologique – Seuil de cisaillement PC mod
Figure 5.18: Évolution rhéologique – Viscosité plastique PC mod
0
2
4
6
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0 10 20 30 40 50 60
Seu
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Temps (min)
CF 0,3%
CF 1,5%
LBC 0,3%
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Vis
co
sité
pla
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ue (
Nm
s)
Temps (min)
CF 0,3%
CF 1,5%
LBC 0,3%
LBC 1,5%
73
Figure 5.19: Évolution rhéologique – Seuil de cisaillement PH mod
Figure 5.20: Évolution rhéologique – Viscosité plastique PH mod
0
2
4
6
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0 20 40 60 80 100 120 140
Seu
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Temps (min)
LBC 0,3%
LBC 1,5%
0
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Vis
co
ité p
last
iqu
e (
Nm
s)
Temps (min)
LBC 0,3%
LBC 1,5%
74
À faible dosage, le ciment LBC se comporte de façon très efficace durant une agitation
continue. Par contre, pour un dosage de 1,5% le seuil de cisaillement diminue de manière
significative.
Dans le but de déterminer après combien de temps un béton d’aluminate de calcium perd
sa maniabilité, la simulation d’agitation continue avec l’utilisation d’un superplastifiant
de type PH mod, à un dosage de 0,3%, a été prolongée jusqu’à une période de 130
minutes. Une augmentation de la viscosité dans le temps est le paramètre le plus
significatif lors de la perte de maniabilité avec l’utilisation d’un rhéomètre. La figure 5.20
montre qu’à partir de 90 minutes de malaxage, la viscosité plastique augmente au-dessus
d’un seuil pouvant être problématique au point de vue de la maniabilité.
Conclusion
À la lumière des différents résultats obtenus et analysés de cette section, il est possible de
sélectionner deux types de superplastifiant pouvant être étudiés en combinaison avec
d’autres types d’adjuvants pour la Phase II. Le choix des superplastifiants est basé sur les
objectifs visant à comparer différents types de comportements rhéologiques en fonction
de leurs dosages.
Dans un premier temps, la sélection doit se faire afin de permettre d’étudier le
comportement d’un superplastifiant dont l’évolution rhéologique présente une tendance
similaire pour les deux types de ciment, tant pour le seuil de cisaillement, la viscosité
plastique et le Toff. Par la suite, on étudie le comportement rhéologique d’un
superplastifiant, qui présente plus de variation, en fonction du dosage.
Le premier type de superplastifiant sélectionné est le Polycarboxylate (Glenium 7500
fourni par Chryso) - PC (1). En plus des critères de sélection mentionnée précédemment,
la boîte de maniabilité qualitative présente la possibilité d’obtenir des mélanges
75
présentant une stabilité rhéologique tant pour le ciment CF que pour le ciment LBC.
Également, l’évolution rhéologique dans le temps semble très bien adaptée pour le cadre
de ce projet.
Le second type de superplastifiant retenu est d’utiliser le Phosphonate modifié (Pave 100
fourni par Kerneos) - PH mod. Celui-ci présente une évolution de la viscosité plastique et
de Toff, en fonction du dosage, pouvant présenter un intérêt scientifique et pratique dans
cette étude. En plus, ce type de superplastifiant se comporte de façon stable durant une
agitation continue pour le ciment LBC.
Le dosage sélectionné pour la suite des essais est basé principalement sur la maniabilité et
la stabilité rhéologique. Afin d’être en mesure d’obtenir le plus de mélanges acceptables
en laboratoire et en pratique, le choix d’un dosage de 0,25% a donc été sélectionné.
Autant au niveau de la rhéologie à court terme (malaxage instantané) qu’à long terme
(malaxage en continu), les mélanges à un dosage de 0,3% se sont montrés performants.
5.2.3 CAC + Retardateur de prise
Cette section présente une analyse concernant l’utilisation de trois retardateurs de prise
avec des ciments d’aluminates de calcium. L’intérêt principal de cette section n’est pas de
quantifier l’influence des différents retardateurs de prise sur les propriétés rhéologiques,
mais de vérifier le prolongement de la période d’induction du mélange de béton en
fonction du dosage utilisé. L’ensemble des résultats de cette section se retrouve à la
section I.2.3.
CAC + Polyol
Comme le présente le tableau I.20, l’effet de l’augmentation du dosage du retardateur de
prise de type polyol n’influence pas le ciment CF de façon significative. Cependant,
comme le démontrent les figures 5.21 et 5.22, avec l’utilisation du ciment LBC une
légère amélioration de la maniabilité au point de vue des propriétés physiques du mélange
76
est observable. Bien qu’une faible diminution du seuil de cisaillement est visible sur la
figure 5.21, cet abaissement n’apporte aucune différence au point de vue pratique de
l’essai d’affaissement. Effectivement, pour la totalité des essais les résultats obtenus sont
nuls. Il est important de noter que pour le dosage de 1%, la teneur en eau apportée par le
retardateur de prise n’a pas été corrigée.
Figure 5.21: Influence du dosage en retardateur de prise sur le seuil de cisaillement –
. Polyol
0
5
10
15
20
25
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Seu
il d
e c
isail
lem
en
t (N
m)
Dosage (ml RET /kg CM)
LBC
77
Figure 5.22: Influence du dosage en retardateur de prise sur la viscosité plastique –
…………….. .Polyol
La figure 5.23 illustre le profil la courbe de l’évolution du Toff en fonction du dosage du
retardateur de prise de type polyol pour les deux ciments.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Vis
co
sité
pla
stiq
ue (
nm
s)
Dosage (ml RET/Kg CM)
LBC
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
To
ff (
min
)
Dosage (ml RET/ Kg CM)
LBC
CF
Figure 5.23: Influence du dosage en retardateur de prise sur la valeur du Toff - Polyol
78
Pour un dosage inférieur à 0,1%, le retardateur de prise agit de façon similaire sur les
deux types de ciment. Comparé au ciment CF, le ciment LBC présente une prise initiale
plus longue. Ce retard est représenté par le décalage des courbes sur la figure 5.23. Le
décalage initial entre les deux ciments est lié à leur composition chimique. Le polyol ne
semble pas influencer la période d’induction pour des dosages se situant entre 0,025% et
0,1%. Cependant, une fois ce dernier dosage dépassé, l’effet de retardateur de prise
évolue de façon linéaire pour les deux types de ciments.
CAC + Naphtalène
Un second retardateur de prise étudié est à base de naphtalène, fréquemment utilisé
comme superplastifiant pour les bétons à base de ciment Portland. Au point de vue
rhéologique, ce type de retardateur ne présente aucun intérêt. Aucun essai rhéologique, à
savoir l’utilisation du rhéomètre IBB ainsi que l’essai d’affaissement, n’a pu être effectué
en raison d’un mélange à consistance trop raide.
Il a été tout de même possible de réaliser l’essai de Toff. Comme le montre le figure 5.24,
des essais sur des dosages se situant entre 0,3% et 6.0% ont été réalisés (voir
tableau I.21).
79
Figure 5.24: Influence du dosage en retardateur de prise sur la valeur du Toff -
Naphatlène
En raison des résultats peu intéressants obtenus avec l’utilisation du ciment CF, les essais
pour le ciment LBC ont été abandonnés. Lors d’une augmentation du dosage en
retardateur de prise de 6%, la valeur du Toff n’a même pas doublé. Ce retardateur de prise
n’est donc pas une solution envisageable pour la suite du projet.
CAC + Acide d’hydroxyde carboxylate
Le dernier retardateur de prise à être utilisé est à base d’acide d’hydroxyde carboxylate.
Ce retardateur de prise ne présente également aucun intérêt au point de vue rhéologique;
aucun résultat n’a pu être récolté en raison de sa faible ouvrabilité. Cependant, comme il
est possible de voir sur le tableau I.22, les Toff obtenues, pour des dosages entre 0,03% et
6,00%, ont des valeurs très élevées. Excepté pour le ciment CF à un dosage de 0,03%,
soit un Toff de 973 minutes, les valeurs obtenues sont toutes supérieures à 2000 minutes
(> 33 heures).
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 1 2 3 4 5 6 7
Toff
( m
in)
Dosage (ml RET /Kg CM)
CF
80
Synthèse
Deux différents retardateurs de prise ont été sélectionnés pour la phase II du projet. Les
critères motivants ces choix sont basés essentiellement sur l’efficacité de la modification
de la période d’induction des deux retardateurs de prises sélectionnés.
En regard des résultats observés précédemment, le retardateur de prise Polyol (AL 810
fourni par Chryso) - P semble être le plus approprié pour la poursuite des essais. Celui-
ci-présente des résultats étant en mesure de contrôler le retard de prise de manière
efficace en plus de se comporter de manière similaire avec l’utilisation des deux types de
ciments d’aluminate de calcium.
Pour la sélection du deuxième retardateur de prise employé pour la phase II, le choix s’est
effectué en fonction de la capacité retardante de l’acide d’hydroxyde carboxylate
(Daratard HC fourni par Grace) - HC sur les deux types de ciments utilisés. En raison de
son efficacité supérieure au retardateur de type P, à faible dosage, et du léger effet
retardant des superplastifiant le choix de deux dosages a été effectué soit, 0,05% et
0,10%.
5.2.4 CAC + Accélérateur de prise
Malaxage instantané
Les résultats de l’utilisation d’un accélérateur de prise à base de lithium à différents
dosages sont présentés à la figure 5.25.
81
Figure 5.25: Toff – Accélérateur de prise
La figure ci-dessus illustre l’influence, à faible et haut dosage, de l’accélérateur de prise
sur les résultats de Toff. Le lithium en solution utilisé comme accélérateur de prise dans
un béton à base de ciment d’aluminate de calcium influence les valeurs de Toff de façon
similaire pour les deux types de ciments à l’étude, présentant une certaine robustesse.
Effectivement, pour des dosages se situant entre 0,00% et 0,30% l’effet du lithium en
solution diminue la valeur du Toff de 75%. Pour des résultats de Toff se trouvant dans la
plage de dosage entre 0,30% et 1,00%, ceux-ci demeurent constants, en fonction du
dosage se trouvant dans cet intervalle. Pour des dosages supérieurs à 1,00%, un dosage de
saturation indique que l’accélérateur de prise influence significativement la prise du
mélange. Les dosages trop élevés en accélérateur de prise peuvent être catastrophiques en
pratique en raison de la perte de maniabilité excessivement rapide.
Synthèse
Les ciments LBC et CF réagissent de façon similaire au point de vue du dosage d’une
solution de lithium sur les valeurs de Toff. Au point de vue pratique, ce type de courbe
permet de bien contrôler l’effet du dosage sur la durée pratique d’utilisation (période
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% 3,0% 3,5%
To
ff (
min
)
Dosage (ml ACC /Kg CM)
CF
LBC
82
durant laquelle le mélange demeure suffisamment maniable pour être mis en place de
manière adéquate) pour des valeurs se situant entre 0,30% et 1,00%.
Les résultats obtenus dans cette section permettent de sélectionner des dosages
intéressants pour la suite de l’étude. La plage d’étude est limitée de 0,3% à 1,5%.
83
Chapitre 6 – Analyse des résultats de la phase II
Cette section vise à résumer et analyser l’ensemble des résultats de la phase II. D’abord,
les résultats obtenus lors de l’utilisation d’un superplastifiant en combinaison à un
accélérateur de prise sont présentés. Par la suite, les résultats liés à l’utilisation d’un
superplastifiant, d’un retardateur de prise ainsi que d’un activateur de prise sont exposés.
Finalement, une courte synthèse et des recommandations pratiques sont proposées. Tous
les résultats bruts sont présentés à l’annexe I (I.2.1.2).
6.1 CAC + Superplastifiant + Accélérateur de prise
Cette portion des essais est réalisée avec l’utilisation d’un malaxeur à vitesse variable,
l’objectif étant de simuler les conditions rencontrées avec une bétonnière mobile. La
proportion de pâte dans les MBE est malheureusement, plus importante que celle d’un
béton, mais les résultats peuvent être comparés à ceux obtenus à la section 5.2.4.
Polycarboxylate (Glenium 7500 fourni par Chryso) - PC (1) + ACC (Lithium fourni par Kerneos)
La figure 6.1 illustre les résultats présentés à la section I.3.1.1.1, pour la combinaison de
superplastifiant de type PC (1) à un dosage constant de 0,25% et de différents dosages de
lithium en solution (accélérateur de prise).
84
Figure 6.1: Influence du dosage en accélérateur en prise sur la valeur de Toff – PC (1) +
ACC
Le comportement des deux types de ciment sous l’action d’un superplastifiant (à un
dosage constant de 0,25%) combiné à différents dosages d’un accélérateur de prise
présente une tendance similaire au point de vue de l’évolution de la valeur du Toff. Pour
compenser le retard occasionné par l’utilisation d’un superplastifiant, l’utilisation d’un
faible dosage en accélérateur de prise reste très efficace.
En comparant les courbes des figures 5.27 et 6.1, il est possible d’observer une similitude
de l’évolution du Toff. Par exemple, pour des mélanges sans accélérateur de prise, l’écart
des résultats de Toff obtenus entre le ciment CF et LBC non adjuvanté (valeurs sur l’axe
des ordonnées) est de 44 % pour les mélanges de béton de confection standard et de 47 %
pour les mélanges de béton de mortier équivalent. Lors de l’ajout de l’accélérateur de
prise, cet écart diminue en fonction de l’augmentation du dosage en accélérateur de prise.
En fonction des essais réalisés dans ce projet, le dosage de saturation apparaît pour un
dosage supérieur à 1,0% d’accélérateur de prise.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%
To
ff (
min
)
Dosage (ml ACC /Kg CM)
PC(1) - (0,25%)
CF
LBC
85
Il est souvent admis qu’un des rôles du superplastifiant, en combinaison à un accélérateur
de prise, est de faciliter la dispersion de ce dernier dans le mélange, permettant ainsi de
diminuer la durée du malaxage à seulement 15 secondes à haut gradient de cisaillement.
Une bonne dispersion de l’accélérateur de prise lui permet de remplir ses fonctions de
manière efficace et homogène dans l’ensemble du mélange. La figure 6.2 illustre l’effet
de l’utilisation du superplastifiant de type PC (1) sur le temps de prise d’un MBE. Le
mélange de base non adjuvanté ne présente pas un comportement rhéologique
satisfaisant. En laboratoire, l’ajout de 0,25% de superplastifiant permet d’obtenir une
excellente maniabilité des mélanges en ne présentant pas de problèmes de stabilité
rhéologique.
Figure 6.2: Influence de l’utilisation d’un superplastiant, avec la méthode des MBE, sur
la valeur deToff – PC 1 (0,25%)
Le retard de prise causé par la présence du superplastifiant est légèrement plus significatif
pour le ciment LBC que le CF à faible dosage. Cependant, sur le figure 6.2, il est possible
d’observer que le ciment LBC, en présence de 0,25% de superplastifiant de type PC (1),
retarde la prise de 10%, comparé au mélange de base non adjuvanté, tandis que le ciment
0
100
200
300
400
500
600
700
800
CF LBC
Toff (
min
)
Non adjuvanté
PC 1 (0,25%)
86
CF, dosé à 0,25% de superplastifiant retarde la prise de 15%. Pour compenser le retard de
prise provoqué par le superplastifiant, une quantité de 0,10% d’accélérateur de prise est
suffisante.
Phosphonate modifié (Pave 100 fourni par Kerneos) - PH mod+ ACC (Lithium fourni par
Kerneos)
Le figure 6.3 illustre les résultats de Toff obtenus lors de la combinaison de 0,25% de
superplastifiant de type PH mod et de différents dosages d’accélérateur de prise à base de
lithium.
Figure 6.3: Influence du dosage en accélérateur de prise sur la valeur de Toff – PH mod
+ ACC
La tendance de la figure 6.3 est similaire à celle des résultats obtenus précédemment (voir
figure 5.9). La valeur du Toff obtenue avec l’utilisation d’un ciment CF, à 0,25 % de PH
mod, par la méthode MBE est d’environ 30% plus faible que la valeur d’un mélange
obtenu avec l’utilisation d’un ciment LBC.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0,0% 0,2% 0,4% 0,6% 0,8% 1,0% 1,2% 1,4% 1,6%
To
ff (
min
)
Dosage (ml ACC /Kg CM)
PH mod - 0,25%
CF
LBC
87
La figure 6.4 illustre le retard de prise apporté par un dosage de 0,25% de superplastifiant
de type PH mod.
Figure 6.4: Influence de l’utilisation d’un superplastiant, avec la méthode des MBE, sur
la valeur de Toff – PH mod (0,25%)
En comparaison au mélange de référence sans adjuvantation, le retard de prise noté est de
l’ordre de 57% pour le ciment LBC et de 53 % pour le ciment CF. L’effet retardant de
l’utilisation de 0,25% de superplastifiant est compensé lors de l’incorporation de 0,10 %
d’accélérateur de prise.
Synthèse
La combinaison superplastifiant - accélérateur de prise permet, au point de vue pratique,
de concevoir un mélange de béton frais présentant une bonne maniabilité, à court terme,
tout en gardant une valeur du Toff similaire à celle d’un mélange ne contenant pas de
superplastifiant.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
CF LBC
To
ff (
min
)
Non adjuvanté
PC 1 (0,25%)
88
Pour les bétons conventionnels, il est fréquent que les adjuvants les plus efficaces au
point de vue de la maniabilité et de maintien rhéologique soient ceux qui engendrent un
retard de prise important et donc des performances mécaniques moins élevées à court
terme (Schwaetzentruber, 2000). Cependant, aucune documentation n’a été identifiée
pour ce qui est de l’utilisation des bétons de CACs. La combinaison superplastifiant -
accélérateur de prise peut être une solution en pratique pour contrer le retard de prise
occasionné par des superplastifiants rhéologiquement performants. Les essais présentés
permettent de valider le dosage adéquat pour l’obtention de propriétés rhéologique à
court terme satisfaisant ainsi qu’un temps de prise désiré.
6.2 CAC + Superplastifiant + Retardateur de prise + Activateur de
prise
Cette section aborde l’aspect du malaxage continu se déroulant entre le malaxage des
constituants en usine d’un mélange de béton et sa mise en place en chantier. Durant son
trajet, le mélange de béton se trouvant dans le camion-toupie est soumis à une énergie de
malaxage et d’agitation lui conférant des propriétés rhéologiques évolutives dans le
temps. Afin d’être en mesure de bien contrôler la maniabilité d’un mélange, on peut
utiliser un retardateur de prise. En chantier, pour contrer l’effet retardant de ce dernier, il
est possible un accélérateur de prise avant le décharge.
Cette section est subdivisée en deux sous-sections. Afin de distinguer efficacement les
deux objectifs de cette portion du projet, à savoir;
1. Déterminer les propriétés rhéologiques de divers mélanges à base de ciment
d’aluminate de calcium soumis à différentes combinaisons de divers types
d’adjuvants (superplastifiant et retardateur de prise) malaxés en continu pendant
une durée de 90 minutes;
2. Déterminer les règles d’adjuvantation lors de l’utilisation d’un activateur de prise
dans le but de contrôler la prise initiale du mélange de béton frais une fois la mise
89
en place effectuée (ajout d’un activateur de prise après un malaxage continu de 90
minutes).
L’ensemble des résultats de cette section se retrouve au tableau I.28 et I.29.
Propriétés à l’état frais
Dans cette sous-section, les aspects abordés sont le seuil de cisaillement, l’affaissement,
la viscosité plastique, la teneur en air et le Toff. L’approche préconisée pour la
présentation de l’ensemble des résultats est de séparer les mélanges en fonction de leur
dosage en retardateur de prise, soit 0,05% et 0,10%, sous forme d’histogramme. De cette
façon, il est possible de comparer, dans une même figure, l’influence du type de ciment,
du type de superplastifiant et du type de retardateur de prise sur les propriétés
rhéologiques.
Les figures 6.5 à 6.12, reprennent les résultats obtenus pour la totalité des mélanges.
L’ensemble des résultats est présenté au tableau I.28 de l’annexe I. Les variables To, To
+ 45 min et To + 90 min représente respectivement, les résultats obtenus d’un mélange
avant le malaxage, ayant subi un malaxage en continu d’une durée de 45 minutes, et
ayant subi un malaxage d’une durée total de 90 minutes.
Les essais au rhéomètre IBB n’ayant pas permis d’obtenir de résultats, en raison du
comportement rhéologique ne pouvant pas d’être mesuré par la cellule de charge,
mélange trop « raide », ceux- ci sont représentés par des bandes noires. L’absence de
bande signifie que l’essai n’a pu être réalisé de manière adéquate.
90
Figure 6.5 : CAC + SP + RET (0,05%) en fonction du temps – Seuil de cisaillement
Figure 6.6 : CAC + SP + RET (0,05%) en fonction du temps – Affaissement
0123456789
10
Seu
il d
e c
isail
lem
en
t (N
m)
To
To +45 min
To +90 min
0
50
100
150
200
250
Aff
ais
sem
en
t (m
m)
To
To +45 min
To +90 min
91
Figure 6.7 : CAC + SP + RET (0,05%) en fonction du temps – Viscosité plastique
Figure 6.8 : CAC + SP + RET (0,05%) en fonction du temps – Teneur en air
0
5
10
15
20
25
30
35
Vis
co
sité
pla
stiq
ue (
Nm
s)
To
To +45 min
To +90 min
00,5
11,5
22,5
33,5
44,5
5
Ten
eu
r em
air
(%
)
To
To +45 min
To +90 min
92
Figure 6.9 : CAC + SP + RET (0,10%) en fonction du temps – Seuil de cisaillement
Figure 6.10 : CAC + SP + RET (0,10%) en fonction du temps – Affaissement
0123456789
10
Seu
il d
e c
isail
lem
en
t (N
m)
To
To +45 min
To +90 min
0
50
100
150
200
250
Aff
ais
sem
en
t (m
m)
To
To +45 min
To +90 min
93
Figure 6.11 : CAC + SP + RET (0,10%) en fonction du temps – Viscosité plastique
Figure 6.12 : CAC + SP + RET (0,10%) en fonction du temps – Teneur en air
0
5
10
15
20
25
30
35
Vis
co
sité
pla
stiq
ue (
Nm
s)
To
To +45 min
To +90 min
00,5
11,5
22,5
33,5
44,5
5
Air
(%
)
To
To +45 min
To +90 min
94
Phosphonate modifié (Pave 100 fourni par Kerneos) - PH mod
Lors de l’utilisation des deux types de retardateurs de prise, le ciment LBC démontre une
évolution du seuil de cisaillement moins importante que pour le ciment CF.
L’augmentation de 0,05% du dosage en retardateur de prise de type HC semble diminuer
les valeurs de seuil de cisaillement pour les deux types de ciment. Les seuils de
cisaillement mesurés pour le ciment LBC sont plus faibles que ceux du ciment CF. En
pratique, cette tendance peut justifier l’utilisation du ciment LBC.
Le type de retardateur n’influence pas la viscosité plastique pour les deux types de
ciment. Cependant, une augmentation de 0,05% de retardateur de prise de type HC et P
diminue la viscosité plastique du mélange, lors de leurs utilisations avec un ciment LBC.
L’augmentation du dosage en retardateur de prise ne présente aucune variation
significative avec l’utilisation d’un ciment CF malaxé en continu.
Aucune variation significative de la teneur en air n’a été observée lors d’un malaxage en
continu. Toutes les valeurs sont comprises entre 2,5 et 4,5%. Un dégazage, bulle d’air en
surface, a été observé sur plusieurs mélanges (annexe I).
Polycarboxylate (Glenium 7500 fourni par Chryso) - PC (1)
Les essais rhéologiques du mélange LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,10)] (tableau
I.28) n’ont pu être réalisés avec succès. Pour cette raison, les résultats rhéologiques ne
sont pas présentés dans cet ouvrage, cette combinaison semble présenter une
incompatibilité au point de vue chimique entraînant une perte importante de maniabilité.
Avec du ciment LBC, le retardateur de prise Polyol n’influence pas l’action du
superplastifiant. Cette tendance est également observable avec l’augmentation du dosage
en retardateur de prise.
Pour le ciment LBC un dosage de 0,05%, le type de retardateur de prise, influence le seuil
de cisaillement. Le maintien de faibles valeurs de seuil de cisaillement est observable sur
la figure 5,13. En combinaison avec un retardateur de prise de type HC, il semble que le
95
superplastifiant perd de son efficacité (augmentation du seuil de cisaillement) en fonction
de la durée de malaxage. Cependant, l’utilisation du retardateur de prise de type P,
n’entraîne pas une augmentation significative du seuil de cisaillement.
Il a été vu qu’à faible dosage en superplastifiant (0,30%) le ciment CF présente des
valeurs de seuil de cisaillement élevé, mais mesurable expérimentalement. L’utilisation
d’un retardateur de prise, à 0,05%, augmente le seuil de cisaillement à des valeurs
supérieures à la capacité du rhéomètre IBB.
Durant un malaxage continu, la valeur du seuil de cisaillement du ciment LBC, avec
l’utilisation d’un retardateur de prise de type P à un dosage de 0,10%, augmente
légèrement. Cependant, le seuil de cisaillement diminue significativement durant les 45
premières minutes de malaxage, pour demeurer constant par la suite.
L’utilisation de différents types de retardateur de prise influence la viscosité plastique des
mélanges à base de ciment LBC. En comparaison aux résultats présentés à la figure, 5,14,
l’usage d’un retardateur de prise de type P entraîne une diminution de la viscosité
plastique. Le retardateur de prise de type HC augmente la viscosité plastique en fonction
de la durée de malaxage. Cet effet n’est pas observable pour le ciment de type CF.
En comparaison à la figure 5.14, l’usage d’un retardateur de prise de type P, à 0,10%,
augmente la viscosité plastique avec l’utilisation d’un ciment LBC. Une augmentation de
0,05% de retardateur de prise entraîne une diminution significative de la viscosité
plastique utilisée avec un ciment CF.
Synthèse
Une multitude de facteurs interviennent dans la combinaison d’adjuvants et de ciments
soumis à un malaxage en continu. Il est très difficile, avec uniquement les résultats
96
rhéologiques présentés, d’être en mesure de décrire précisément l’influence et l’amplitude
de chacun des adjuvants sur le comportement rhéologique des mélanges. De Larrard
(1998) propose une piste d’explication qui peut s’appliquer aux résultats rhéologiques
obtenus. Celui-ci a établi une relation entre la composition d’un mélange et ses
paramètres rhéologiques à travers un modèle d’empilement compressible (MEC). Une
fois l’homogénéisation d’un mélange effectué, le malaxage est consacré à la défloculation
des agglomérats de particules fines qui augmentent la compacité du squelette granulaire
(ϕm). Cette augmentation a comme conséquence de diminuer la viscosité ainsi que
d’augmenter le seuil de cisaillement du mélange, possiblement en raison de
l’accroissement de la participation des particules fines, entraînant une augmentation du
nombre de points de friction dans le système.
Cependant, lors de l’utilisation de superplastifiant, l’effet de la défloculation sur la
rhéologie est associé à l’action de cet adjuvant pour disperser les éléments fins et les
lubrifier. La défloculation contribue à diminuer le nombre de points de friction dans le
système. Ces deux mécanismes simultanés ont des effets opposés, mais plus ou moins
importants selon le type d’adjuvant utilisé.
L’évolution de la viscosité en fonction du temps de malaxage peut également être traduite
par la consommation du superplastifiant par le ciment, entraînant une augmentation de la
viscosité (Hu, 1995). Le taux de consommation est déterminé par la compatibilité
adjuvant- ciment. En plus, le processus d’hydratation des grains de ciment au sein de la
matrice cimentaire est fonction du temps. La figure 2.10 représente l’influence du rapport
eau (efficace)/ciment. La diminution de ce rapport entraîne une augmentation de la
viscosité.
L’utilisation du superplastifiant de type PC (1) en combinaison avec un retardateur de
prise diminue la viscosité pour une durée de malaxage inférieur à 45 minutes et augmente
celle-ci pour une durée supérieure à 45 minutes de malaxage. Les hypothèses devant ces
97
tendances rhéologiques portent sur les phénomènes de défloculation et de consommation
de superplastifiant par le ciment. Durant les 45 premières minutes de malaxage, il semble
qu’une quantité significative de ce type de superplastifiant soit consommée par les
ciments d’aluminates de calcium tout en subissant une augmentation de compacité. Par la
suite, la viscosité plastique augmente, corrélée par la diminution de l’efficacité du
superplastifiant ainsi que de la diminution du rapport eau (efficace) / ciment, entraîné par
l’augmentation de l’eau liée et adsorbée.
L’augmentation de la quantité de retardateurs de prise influence légèrement la viscosité
pour certains mélanges. L’hypothèse est que la combinaison de superplastifiant –
retardateur de prise impose une compétition d’adsorption sur les grains de ciment.
Lorsqu’un superplastifiant possède une affinité initiale supérieure avec les grains de
ciments, celui-ci empêche les molécules de retardateur de prise de réagir avec les ions
calcium. Ces molécules sont contraintes à demeurer en solution. Une augmentation de
concentration en molécule dans une solution entraîne une augmentation de la viscosité
(Hu, 1995).
Le malaxage entraîne de l’air au système, donc, le dégazage observé est compensé par
l’effet d’entraînement d’air fourni par le malaxage. Ce qui explique les valeurs
relativement constantes de la teneur en air en fonction du temps de malaxage.
Toff
D’un point de vue pratique, l’utilisation d’un superplastifiant et d’un retardateur de prise
vise à obtenir une durée pratique d’utilisation assez longue afin de permettre le malaxage,
le transport et la mise en place du mélange. L’ajout d’un activateur de prise,
immédiatement avant la mise en place, a pour but de disperser l’accélérateur de prise de
façon adéquate et ainsi amorcer la prise du béton.
98
Le tableau 6.1 représente les valeurs de Toff visées pour cette portion du projet. Une
valeur de Toff représente une valeur approximative de 3 fois celle de la durée pratique
d’utilisation (DPU), cette valeur est calculée à partir du contact eau-liant. Le Tact
représente la valeur du Toff à partir de l’ajout de l’activateur de prise dans le mélange.
Tableau 6.1: Valeur de Toff et DPU visée
Condition de simulation Malaxage continu Mise en place
CAC + SP + RET CAC + SP + RET + ACT
Toff (min) > 400 150 < Tact < 300
DPU (min) > 130 50 < DPU < 100
Lors de cette portion du projet, un seul mélange a été conçu deux fois. L’un (mélange #1)
pour un dosage de 0,2% d’activateur de prise et le second (mélange #2) pour un dosage
de 0,4% d’activateur de prise.
Dans le but de rendre la lecture plus facile, chacun des mélanges est présenté par une
lettre. Le tableau 6.2 présente la nomenclature utilisée.
99
Tableau 6.2 : Nomenclature employé pour la présentation des résultats de la phase II
A LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,05)]
B LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,10)]
C LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,05)]
D LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,10)]
E LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,05)]
F LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,10)]
G LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,05)]
H LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,10)]
I CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,05)]
J CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,10)]
K CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,05)]
L CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,10)]
M CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,05)]
N CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,10)]
O CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,05)]
P CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,10)]
La figure 6.10 représente les colonnes 3, 5 et 7 du tableau I.27, soit les valeurs des Toff du
mélange #1 à To et To + 90 minutes. La ligne en pointillé représente le Toff visé.
La figure 6.11 représente les colonnes 4, 6 et 9 du tableau I.27, soit les valeurs des Toff du
mélange #2 à To et To + 90 minutes. La ligne en pointillé représente le Toff visé.
100
Figure 6.10 : Toff –Mélange #1 – Superplastifiant – Retardateur de prise
0
200
400
600
800
1000
1200
To
ff (
min
)
Mélanges
To (mélange #1) To + 90 min (mélange #1)
101
Figure 6.11: Toff – Mélange #2 – Superplastifiant- Retardateur de prise
La figure 6.12 représente (en pourcentage) le rapport de la valeur du Toff pour un
mélange en présence d’un superplastifiant et d’un retardateur de prise et celle d’un
mélange en présence uniquement d’un superplastifiant. Cette figure indique l’influence,
au point de vue du temps de prise, de l’utilisation d’un retardateur de prise, en
combinaison avec un superplastifiant, par rapport au mélange contenant uniquement du
superplastifiant.
0
200
400
600
800
1000
1200
To
ff (
min
)
Mélanges
To (mélange #2) To + 90 min (mélange #2)
102
Figure 6.12 : Variation de la valeur de Toff – Toff (SP + RET) / Toff (SP)
À la phase I, il a été mentionné qu’un dosage en superplastifiant de 0,25 % de type PC(1)
et PH mod, les valeurs de Toff obtenues sont, de 174 minutes (CF) et de 264 minutes
(LBC) pour le superplastifiant de type PC (1) et de 712 minutes (CF) et de 294 minutes
(LBC) pour le superplastifiant de type PH mod.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%A
ug
men
tati
on
Toff –
To
ff (
SP
+ R
ET
) /
To
ff (
SP
)
Mélanges
To (mélange #1) To (mélange #2)
103
La combinaison superplastifiant – retardateur de prise entraîne un retard de prise pour la
totalité des mélanges à base de ciment LBC. Les dosages sélectionnés durant la phase I se
montrent très efficaces lors de l’utilisation du ciment LBC.
Cependant, lors de l’utilisation du superplastifiant de type PH mod avec le ciment CF, les
valeurs de Toff des mélanges I, M et N sont inférieures à la valeur de référence obtenue à
la phase I du projet (figure 6.12).
Il est intéressant d’observer que pour le mélange J, les valeurs des Toff obtenues à To et
To + 90 minutes sont significativement supérieures aux valeurs de Toff obtenues sans
retardateur de prise.
L’utilisation du ciment CF avec un superplastifiant de type PH mod présente un
comportement peu robuste pour des dosages de retardateur de prise de type HC se situant
entre 0,05% et 0,10%. La combinaison PH mod – HC est déconseillée en pratique, au
niveau économique, le simple fait d’utiliser le 0,25% de PH mod provoque un DPU
supérieur à 4 heures, donc lors de cette combinaison avec un activateur de prise, le
dosage de ce dernier devra être plus élevé afin d’obtenir un DPU plus faible.
Pour les mélanges I, M et N aucune augmentation de la valeur de Toff n’a été observée.
Lors de l’utilisation du ciment LBC, l’ajout de retardateur de prise augmente la valeur du
Toff du mélange entre 15 et 55%, en comparaison au mélange n’ayant que du
superplastifiant dans sa formulation. Pour un mélange additionné de 0,10% de retardateur
de prise, l’augmentation de la valeur du Toff augmente de 44 à 61 %, en fonction de la
combinaison superplastifiant-retardateur de prise.
L’influence d’un retardateur de prise est moins évidente avec l’utilisation d’un ciment
CF. Seulement les mélanges I, J, L, M et N présentent des valeurs de Toff minimal visé
dans le cadre de ce projet. Au point de vue de la prise initiale d’un mélange de béton à
104
base de ciment CF, la combinaison superplastifiant – retardateur de prise présente de
grande variabilité en fonction des combinaisons d’adjuvant formulées.
L’utilisation d’un superplastifiant de type PC (1) ne présente pas des résultats de Toff
intéressant suite à l’ajout d’une faible quantité de retardateur de prise (0,05%). La
combinaison PC (1) - P n’est pas à prescrire au point de vue économique, l’utilisation de
0,10 % de retardateur de prise ne permet qu’une faible augmentation de 30 minutes DPU.
Influence du malaxage sur le temps de prise
La figure 6.13 présente les diminutions entre les valeurs de Toff, en pourcentage, à To et
To +90 minutes pour chacun des mélanges ayant subi un malaxage continu de 90
minutes.
105
Figure 6.13: Variation valeur de Toff To et To + 90 minutes
Le malaxage continu d’une durée de 90 minutes provoque en général une diminution du
temps de prise. Ceci se traduit par une valeur de Toff, à To + 90 minutes, inférieur à To.
Lors d’une campagne expérimentale parallèle, Beaupré et Baki (2002) ont observé un
comportement similaire sur des mélanges à base de ciment CF. Les mélanges à base de
ciment LBC présentent une tendance similaire pour les mélanges A à F. Une diminution
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
Dim
inu
tio
n d
u T
off
à T
o +
90
co
mp
aré a
u T
off
à T
o
Mélange
Mélange #1 Mélange #2
106
de la valeur du Toff suite à un malaxage de 90 minutes en continu de 10 à 25 % est
observable.
La période de malaxage exerce une influence plus significative sur le temps de prise du
mélange de béton avec du ciment CF. Pour certaines combinaisons d’adjuvants, appliquer
un malaxage continu diminue le temps de prise, tandis que pour une combinaison
différente d’adjuvants, le temps de prise est augmenté.
Influence de l’ajout d’un activateur de prise
En pratique, l’addition d’un activateur de prise à un mélange de béton ayant été malaxé
durant une période de 90 minutes a pour but de réduire la période dormante du mélange.
Dans le cadre de ce projet, l’influence de deux différents dosages d’activateur de prise sur
des mélanges de béton à base d’aluminate de calcium soumis à différentes combinaisons
d’adjuvant (superplastifiant – retardateur de prise) est étudiée.
Les figures 6.14 et 6.15 illustrent la plage de valeur de Toff visée après l’ajout
d’activateur de prise dans le cadre du projet, soit entre 150 et 300 minutes.
107
Figure 6.14: Toff – CAC + SP + RET + ACT – Mélange #1 – Activateur de prise (0,20%)
0
200
400
600
800
1000
1200
To
ff (
min
)
Mélanges
To (mélange #1) To + 90 min (mélange #1) T_ACT (0,2)
108
Figure 6.15: Toff – CAC + SP + RET + ACT – Mélange #2 – Activateur de prise (0,40%)
La figure 6.16 illustre l’influence (représenté par une diminution du Toff) de l’ajout de
0,20% et 0,40% d’activateur de prise dans un mélange de béton frais à base de ciment
d’aluminate de calcium soumis à un malaxage continu de 90 minutes.
0
200
400
600
800
1000
1200
To
ff (
min
)
Mélanges
To (mélange #2) To + 90 min T_ACT (0,4)
109
Figure 6.16: Influence de l’ajout de 0,20% d’activateur sur les valeurs de Toff
Il est souvent question dans la littérature de l’incompatibilité superplastifiant – ciment.
Cependant, il est plus rare d’obtenir des études expérimentales réalisées sur des
combinaisons superplastifiant-retardateur de prise-ciment. Une incompatibilité pour cette
dernière combinaison pourrait entraîner, en pratique, des pertes économiques
importantes.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Dim
nu
tio
n T
off
Mélanges
ACT (0,2) ACT (0,4)
110
Il est difficile de présenter des conclusions définitives et exhaustives en raison de la
présence de seulement deux valeurs de Toff avec l’utilisation d’un superplastifiant à deux
dosages différents. Cependant, en fonction des figures présentées à la section 5.2 (Phase
I), il est possible de poser certaines conjectures sur l’influence de différentes
combinaisons d’adjuvants.
En comparaison du ciment CF, le ciment LBC présente une robustesse avec l’usage de
différentes combinaisons superplastifiant – retardateur de prise. En pratique, il n’est pas
toujours possible de réaliser des essais préliminaires en laboratoire, cette robustesse
présente des avantages pratiques et économiques.
Synthèse
Cette section a permis de démontrer l’influence de combinaison ciment-superplastifiant-
retardateur de prise-malaxage continu-activateur de prise. De façon générale, l’activateur
de prise est efficace. L’amplitude de l’effet de celui-ci reste tout de même variable en
fonction de la combinaison d’adjuvant.
Les résultats présentés une vision globale du comportement rhéologique. Cependant, il en
demeure primordial de rester dans l’optique que ces résultats doivent être utilisés
parallèlement à des résultats de propriétés mécaniques et de durabilité. Un béton peut
présenter un comportement optimal à l’état frais, être mis en place adéquatement, mais
certains adjuvants peuvent influencer de manière néfaste, en fonction du dosage, le
comportement à l’état durci du mélange.
Du point de vue rhéologique, l’utilisation du ciment LBC semble plus efficace et plus
robuste que celle du ciment CF. Il est tout de même essentiel de réaliser des essais
préliminaires afin de vérifier la compatibilité de l’interaction adjuvant – ciment. L’utilisation adéquate d’adjuvants dans les bétons de CACs permet d’améliorer la
111
maniabilité ainsi que d’être en mesure d’obtenir une durée d’ouvrabilité satisfaisante
(DPU).
112
Chapitre 7 – Conclusion
7.1 Introduction
Ce projet de recherche à permis d’effectuer un large survol de l’influence des d’adjuvants
sur le comportement rhéologique d’un béton à base de ciment d’aluminates de calcium.
C’est la première fois qu’un programme de recherche tente de réaliser un couplage entre
CAC – adjuvantation – dosage – combinaison d’adjuvants – malaxage. Il ressort de
cette recherche une meilleure compréhension de l’utilisation des différents types
d’adjuvants. Pour répondre aux objectifs, ce projet s’est concentré sur deux phases
distinctes :
• Phase I : Établir l’influence de l’utilisation de divers adjuvants, utilisé seul, sur le
comportement rhéologique d’un béton de CAC soumis à différent type de
malaxage
• Phase II : À partir de la phase I, étudier l’influence de la combinaison de divers
types d’adjuvants sur le comportement rhéologique d’un béton de CAC dans le
but d’obtenir des mélanges utilisables en chantier
7.2 Conclusions générales
Suite aux résultats obtenus, il est maintenant possible de mettre en pratique des règles
d’utilisation d’adjuvant chimique. Voici les principales conclusions :
7.2.1 Phase I
CAC + Superplastifiant
• Le type de ciment et d’adjuvant influence la maniabilité de manière significative
113
• L’influence du superplastifiant est plus efficace à faible dosage
• En fonction du dosage, l’utilisation d’un superplastifiant peut entraîner :
– Problèmes d’instabilité rhéologique (ségrégation et ressuage excessif)
– Retard de prise
CAC + Retardateur de prise
• Le type de retardateur de prise entraîne une influence importante sur le temps de
prise
• Il est possible d’allonger la période dormante d’un mélange de béton de façon
efficace
• Les retardateurs de prise ne jouent pas de rôle significatif sur le comportement
rhéologique
CAC + Accélérateur de prise
• Au point de vue du temps de prise, une solution à base de lithium est efficace pour
diminuer la période dormante avec l’utilisation de béton de CAC
La réalisation de la phase I a permis de mieux comprendre l’influence de l’utilisation
d’adjuvants avec un ciment d’aluminates de calcium. L’influence du dosage, de 4 types
de superplastifiant, de 3 types de retardateur de prise et d’un accélérateur de prise, sur les
propriétés rhéologiques ainsi que la durée pratique d’utilisation a permis de sélectionner
des adjuvants pouvant être utilisés en combinaison, dans le but de simuler des conditions
pratiques courantes en chantier.
114
7.2.2 Phase II
La phase I du projet à permis de sélectionner des dosages en adjuvants pour étudier leurs
influences lorsqu’ils sont utilisés en combinaison avec différents types d’adjuvant. Les
combinaisons préconisées dans ce projet ont été sélectionnées dans le but de simuler
l’utilisation d’une bétonnière mobile ainsi qu’une bétonnière conventionnelle (camion
toupie).
CAC + Superplastifiant + Accélérateur de prise
L’utilisation d’un superplastifiant en combinaison avec un accélérateur de prise simule
l’utilisation d’une bétonnière mobile. Cette combinaison vise une mise en place adéquate
ainsi qu’une prise rapide du mélange.
Cette combinaison améliore la maniabilité à court terme du mélange et permet
d’obtenir une durée pratique d’utilisation visée
Pour un dosage en accélérateur de prise donné, l’usage de cette combinaison
permet de compenser le retard de prise causé par le superplastifiant
CAC + Superplastifiant + Retardateur de prise +Activateur
L’utilisation d’un superplastifiant en combinaison avec un retardateur de prise, soumis à
un malaxage continu de 90 minutes, simule le transport d’un mélange de béton frais dans
une bétonnière conventionnelle. Suite à ce malaxage, un activateur de prise est ajouté au
mélange dans le but de compenser l’effet du retard de prise et ainsi diminuer la période
dormante. Le dosage d’activateur de prise est fonction de la durée pratique d’utilisation
visée.
Malaxage continu (CAC + SP + RET)
115
– Cette combinaison est très efficace lors d’un transport prolongé
• Elle permet de retarder la prise durant une période donnée
– Le ciment LBC présente une robustesse supérieure au ciment CF
Activateur de prise (CAC + SP + RET + ACT)
– L’ajout d’activateur de prise est très efficace pour compenser
l’effet du retardateur de prise et de réactiver le mélange
Du point de vue rhéologique, l’utilisation du ciment LBC semble plus efficace et plus
robuste que celle du ciment CF. Il est tout de même essentiel de réaliser des essais
préliminaires afin de vérifier la compatibilité de l’interaction adjuvant – ciment. L’utilisation adéquate d’adjuvant dans les bétons de CACs permet d’améliorer la
maniabilité ainsi que d’atteindre une durée pratique d’utilisation.
Cette étude a permis d’aborder le comportement rhéologique d’un béton à base de ciment
d’aluminate de calcium d’une vision théorique et pratique. Tout comme un OPC, des
problèmes de stabilité rhéologiques peuvent être reliés à un emploi d’un béton de CAC
avec une mauvaise utilisation d’adjuvant. Donc, les résultats obtenus peuvent être
appliqués à l’utilisation de ce type de liant dans le domaine du génie civil.
7.3 Recommandations
Ce projet de recherche a dressé les grandes lignes de l’utilisation de différents adjuvants
avec les bétons de CACs. Cependant, l’ensemble des mélanges a été réalisé à l’échelle du
laboratoire. Il serait très intéressant, au point de vue pratique, de réaliser des essais à
grande échelle, pour, dans un premier temps, confirmer les différents résultats et par le
fait même dresser un portrait réaliste à l’utilisation en chantier des bétons de CACs.
116
En plus, maintenant qu’il est possible de connaître le comportement rhéologique d’un
béton de CAC avec l’utilisation d’adjuvants, il serait intéressant de poursuivre de plus
amples recherches, dans divers champs d’études, sur le ciment LBC, qui démontre
clairement un avantage d’utilisation. Par exemple, il serait intéressant d’étudier son
efficacité dans les domaines des bétons autoplaçants, hautes performances, projetés et
pompés.
117
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124
Annexe A – Courbes granulométriques et
caractéristiques des ciments
125
Annexe B – Courbes granulométriques et
caractéristiques des granulats
Sable
126
Pierre 5 – 14 mm
127
128
129
Annexe C – Formulation du squelette granulaire
Initialement, deux différentes approches ont été effectuées dans le but d’optimiser le
squelette granulaire (ternaire) dont l’objectif principal était d’obtenir une compacité
maximale en fonction des granulats disponibles en laboratoire. Voici ces méthodes :
Méthode Dreux- Gorisse (mélange binaire et mélange ternaire)
Méthode numérique- selon le critère CU
Il n’existe pas de courbe granulométrique idéale maximisant la compacité d’un mélange
(Sedran, 2000). Un essai de compacité a été effectué sur chacun des mélanges obtenus
dans le but de valider et de choisir le mélange optimal.
Les matériaux utilisés ont été :
Sable
Pierre calcaire 2.5 – 10 mm
Pierre calcaire 2.5 – 14 mm
Les courbes granulométriques sont situées à l’annexe A.
Voici une brève description des méthodes employées.
1- Méthode Dreux - Gorisse (Mélange binaire et ternaire)
Le principe de cette méthode consiste à tracer les courbes granulométriques d’un mélange
binaire. À l’aide de manipulation graphique, une courbe optimale est ainsi obtenue, par la
suite, avec l’ajout d’un troisième granulat les secondes manipulations graphiques
permettent d’obtenir une courbe granulométrique optimale finale.
130
2- Méthode numérique - Selon le critère CU (Mélange ternaire)
Cette méthode est basée sur un principe fréquemment utilisé dans le domaine
géotechnique. À l’aide du coefficient CU, obtenu par le rapport D60/D10 (D 60 représente
le diamètre du tamis pour lequel 60% des granulats sont passant et D10 représente le
diamètre du tamis pour lequel 10% des granulats sont passant). Pour une valeur de CU
élevée, cela signifie que la courbe granulométrique est bien étalée, une caractéristique
directement liée à la compacité du mélange.
Les courbes granulométriques de chacun des granulats sont entrées directement dans le
programme. Ce dernier effectue les calculs de CU, en fonction de chacune des
combinaisons de proportions possibles, et nous renvoie les proportions optimales.
L’allure de la boîte de dialogue est présentée à la figure D-1.
Figure D-1 : Interface de la boîte de dialogue de la méthode numérique
Le tableau C-1 présente les résultats obtenus pour les deux différentes méthodes utilisées.
131
Tableau C-1: Optimisation des courbes granulométriques
Granulat Dreux-
Gorisse
(2 courbes)
[% de
volume]
Dreux-
Gorisse
(3 courbes)
[% de
volume]
MatLab
(2 courbes)
[% de
volume]
MatLab
(3 courbes)
[% de
volume]
Sable 38 38 45 45
Pierre calcaire 2.5-
10
- 6 - 5
Pierre calcaire 2.5-
14
62 56 55 50
La méthode de Dreux- Gorisse utilisé avec 2 et 3 différents types granulométries présente
des résultats sensiblement similaires. Au point de vue manutention durant la période
expérimentale, l’utilisation de trois granulats n’est pas conservé.
La méthode numérique présente des résultats différents à la méthode graphique. Les
résultats de la méthode numérique ont été conservés en raison de la quantité supérieure de
particules fines au sein du mélange granulaire.
132
Annexe D – Adjuvant
133
D.1 Superplastifiant – Glenium 7500 - PC (1)
134
135
D.2 Superplastifiant – Eucon SPC- PC 2
136
137
D.3 Superplastifiant – Optima 100 – PH mod
138
139
D.4 Superplastifiant – Optima 203 – PC mod
140
141
D.5 Retardateur de prise – SPN – N
142
143
D.6 Retardateur de prise – Daratard HC - HC
144
145
D.7 Retardateur de prise – Polyol – P
146
Annexe E – Composition des mélanges
Phase I
Tableau E.1: CAC Non adjuvanté
Composition Malaxage instantané - I Malaxage en continu - C
CF- Non adjuvanté X X
LBC- Non adjuvanté X X
Tableau E.2: CAC + Superplastifiant
Composition Malaxage instantané - I Malaxage en continu - C
CF-SP-PC(1)-(0.05) X
CF-SP-PC(1)-(0.30) X X
CF-SP-PC(1)-(0.50) X
CF-SP-PC(1)-(0.75) X
CF-SP-PC(1)-(1.50) X X
CF-SP-PC(1)-(3.00) X
LBC-SP-PC(1)-(0.05) X
LBC-SP-PC(1)-(0.30) X X
LBC-SP-PC(1)-(0.50) X
LBC-SP-PC(1)-(0.75) X
LBC-SP-PC(1)-(1.50) X X
LBC-SP-PC(1)-(3.00) X
CF-SP-PC(2)-(0.05) X
CF-SP-PC(2)-(0.30) X X
CF-SP-PC(2)-(0.50) X
CF-SP-PC(2)-(0.75) X
CF-SP-PC(2)-(1.50) X X
147
CF-SP-PC(2)-(3.00) X
LBC-SP-PC(2)-(0.05) X
LBC-SP-PC(2)-(0.30) X X
LBC-SP-PC(2)-(0.50) X
LBC-SP-PC(2)-(0.75) X
LBC-SP-PC(2)-(1.50) X X
LBC-SP-PC(2)-(3.00) X
CF-SP-PCMOD-(0.05) X
CF-SP-PCMOD -(0.30) X X
CF-SP-PCMOD -(0.50) X
CF-SP-PCMOD -(0.75) X
CF-SP-PCMOD -(1.50) X X
CF-SP-PCMOD -(3.00) X
LBC-SP-PCMOD -(0.05) X
LBC-SP-PCMOD -(0.30) X
LBC-SP-PCMOD -(0.50) X
LBC-SP-PCMOD -(0.75) X
LBC-SP-PCMOD -(3.00) X
CF-SP-PH-(0.05) X
CF-SP-PH-(0.30) X
CF-SP-PH-(0.50) X
CF-SP-PH-(0.75) X
CF-SP-PH-(3.00) X
LBC-SP-PH-(0.05) X
LBC-SP-PH-(0.30) X
LBC-SP-PH-(0.50) X
LBC-SP-PH-(0.75) X
LBC-SP-PH-(3.00) X
148
Tableau E.3: CAC + Retardateur de prise
Composition Malaxage instantané - I Malaxage en continu - C
CF-R-N-(0.30) X X
CF-R-N-(3.OO) X
CF-R-N-(6.00) X
LBC-R-N-(0.30) X X
LBC-R-N-(3.OO) X
LBC-R-N-(6.00) X
CF-R-HC-(0.30) X X
CF-R-HC-(3.OO) X
CF-R-HC-(6.00) X
LBC-R-HC-(0.30) X X
LBC-R-HC-(3.OO) X
LBC-R-HC-(6.00) X
CF-R-P-(0.30) X X
CF-R-P-(3.OO) X
CF-R-P-(6.00) X
LBC-R-P-(0.30) X X
LBC-R-P-(3.OO) X
LBC-R-P-(6.00) X
149
Tableau E.4: CAC + Accélérateur de prise
Composition Malaxage instantané - I Malaxage en continu - C
CF-A-L-(0.15) X
CF-A-L-(0.30) X
CF-A-L-(0.50) X
CF-A-L-(0.75) X
CF-A-L-(1.00) X
CF-A-L-(1.50) X
CF-A-L-(3.00) X
LBC-A-L-(0.15) X
LBC-A-L-(0.30) X
LBC-A-L-(0.50) X
LBC-A-L-(0.75) X
LBC-A-L-(1.00) X
LBC-A-L-(1.50) X
LBC-A-L-(3.00) X
150
Phase II
Tableau E.5: CAC + Superplastifiant + Accélérateur de prise
Composition Malaxage instantané
- I
Malaxage en continu -
C
CF – Non adjuvanté X
CF – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.00)] X
CF – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.10)] X
CF – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.50)] X
CF – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(1.00)] X
CF – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(1.50)] X
LBC- Non adjuvanté X
LBC – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.00)] X
LBC – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.10)] X
LBC – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.50)] X
LBC – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(1.00)] X
LBC – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(1.50)] X
CF – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-
(0.00)]
X
CF – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-
(0.10)]
X
151
CF – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-
(0.50)]
X
CF – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-
(1.00)]
X
CF – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-
(1.50)]
X
LBC – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-
(0.00)]
X
LBC – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-
(0.10)]
X
LBC – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-
(0.50)]
X
LBC – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-
(1.00)]
X
LBC – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-
(1.50)]
X
Tableau E.6: CAC + Superplastifiant + Retardateur de prise + Activateur
Composition Malaxage instantané -
I
Malaxage en continu -
C
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-
ACT(0.2)
X
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]- X
152
ACT(0.4)
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-
ACT(0.2)
X
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-
ACT(0.4)
X
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-
ACT(0.2)
X
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-
ACT(0.4)
X
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-
ACT(0.2)
X
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-
ACT(0.4)
X
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-
ACT(0.2)
X
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-
ACT(0.4)
X
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-
ACT(0.2)
X
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-
ACT(0.4)
X
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-
ACT(0.2)
X
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-
ACT(0.4)
X
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-
ACT(0.2)
X
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-
ACT(0.4)
X
153
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-ACT(0.2) X
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-ACT(0.4) X
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-ACT(0.2) X
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-ACT(0.4) X
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-
ACT(0.2)
X
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-
ACT(0.4)
X
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-
ACT(0.2)
X
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-
ACT(0.4)
X
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-
ACT(0.2)
X
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-
ACT(0.4)
X
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-
ACT(0.2)
X
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-
ACT(0.4)
X
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-
ACT(0.2)
X
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-
ACT(0.4)
X
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-
ACT(0.2)
X
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-
ACT(0.4)
X
154
155
Annexe F – Formulation des mélanges
Phase I
Tableau F-1: CAC Non adjuvanté
Composition Rapport
Eau/Ciment
Ciment
[kg/m3]
Sable
[kg/m3]
Gravillon
[kg/m3]
Eau
[kg/m3]
Superplastifiant
[ml/m3]
Volume de
pâte
[%]
CF-NON ADJUVANTÉ 0,399 412,55 854,44 1033,43 164,55 - 29,35
LBC- NON ADJUVANTÉ 0,399 412,55 854,44 1033,43 164,55 - 29,35
Tableau F-2 : CAC + Superplastifiant
Composition Rapport
Eau/Ciment
Ciment
[kg/m3]
Sable
[kg/m3]
Gravillon
[kg/m3]
Eau
[kg/m3]
Superplastifiant
[ml/m3]
Volume de
pâte
[%]
CF-SP-PC(1)-(0.05) 0,401 412,36 863,73 1034,72 165,26 20,61 29,21
CF-SP-PC(1)-(0.30) 0,399 412,87 857,71 1035,99 164,91 123,80 29,19
CF-SP-PC(1)-(0.50) 0,403 412,76 854,19 1033,81 166,24 206,37 29,32
CF-SP-PC(1)-(0.75) 0,403 412,33 853,31 1032,74 166,07 309,25 29,29
CF-SP-PC(1)-(3.00) 0,398 413,41 844,06 1020,13 164,59 1240,23 29,18
156
LBC-SP-PC(1)-(0.05) 0,401 409,84 858,46 1028,4 164,26 20,49 29,65
LBC-SP-PC(1)-(0.30) 0,401 411,95 847,66 1024,15 165,05 123,58 30,01
LBC-SP-PC(1)-(0.50) 0,401 411,91 847,57 1022,14 165,03 205,95 30,01
LBC-SP-PC(1)-(0.75) 0,405 411,28 844,39 1018,69 166,68 308,46 30,15
LBC-SP-PC(1)-(3.00) 0,401 408,88 839,45 1014,62 163,81 1226,62 29,57
CF-SP-PC(2)-(0.30) 0,402 413,31 850,71 1037,11 165,35 123,99 29,48
CF-SP-PC(2)-(0.50) 0,403 411,8 855,20 1033,32 164,77 205,90 29,42
CF-SP-PC(2)-(0.75) 0,402 411,35 860,75 1032,2 163,83 308,51 29,21
CF-SP-PC(2)-(3.00) 0,401 412,83 852,39 1028,24 158,66 1238,47 29,25
LBC-SP-PC(2)-(0.05) 0,401 409,84 858,46 1028,4 164,26 20,49 29,65
LBC-SP-PC(2)-(0.30) 0,410 410,55 845,41 1020,67 167,65 123,16 30,29
LBC-SP-PC(2)-(0.50) 0,401 412,12 848,64 1024,56 164,48 123,63 30,03
LBC-SP-PC(2)-(0.75) 0,394 412,63 851,60 1025,85 160,87 309,47 29,79
LBC-SP-PC(2)-(3.00) 0,401 411,78 842,71 1018,00 158,13 1235,32 29,99
CF-SP-PCMOD-(0.05) 0,401 412,36 863,73 1034,72 165,26 20,61 29,21
CF-SP-PCMOD-(0.30) 0,408 412,27 851,11 1034,48 168,1 123,6 29,5
CF-SP-PCMOD-(0.50) 0,402 412,86 854,6 1035,96 166,07 123,85 29,31
CF-SP-PCMOD-(0.75) 0,407 412,48 850,01 1031,2 167,82 309,35 29,47
CF-SP-PCMOD-(3.00) 0,395 413,46 847,39 1020,25 163,3 1240,38 29,05
157
LBC-SP-PCMOD-(0.05) 0,401 409,84 858,46 1028,4 164,26 20,49 29,65
LBC-SP-PCMOD-(0.30) 0,410 411,42 841,53 1022,85 167,98 123,42 30,36
LBC-SP-PCMOD-(0.50) 0,414 411,35 838,95 1022,66 170,38 205,67 30,31
LBC-SP-PCMOD-(0.75) 0,40 412,7 847,38 1024,10 165,25 309,52 29,84
LBC-SP-PCMOD-(3.00) 0,40 413,01 836,64 1009,58 165,29 1239,02 29,85
CF-SP-PH-(0.05) 0,401 412,36 863,73 1034,72 165,26 20,61 29,21
CF-SP-PH-(0.30) 0,402 412,55 855,84 1035,2 165,99 123,76 29,29
CF-SP-PH-(0.50) 0,402 412,51 855,75 1033,18 165,98 206,25 29,29
CF-SP-PH-(0.75) 0,388 414,17 863,02 1035,42 160,89 310,62 28,83
CF-SP-PH-(3.00) 0,403 412,64 842,55 1018,23 166,12 1237,92 29,31
LBC-SP-PH-(0.05) 0,401 409,84 858,46 1028,4 164,26 20,49 29,65
LBC-SP-PH-(0.30) 0,403 411,44 847,65 1022,88 165,7 123,43 30,06
LBC-SP-PH-(0.50) 0,403 411,69 846,28 1021,60 165,78 205,84 30,08
LBC-SP-PH-(0.75) 0,403 411,56 844,14 1021,28 165,71 308,67 30,06
LBC-SP-PH-(3.00) 0,402 411,88 833,48 1006,82 165,71 1235,64 30,08
158
Tableau F-3: CAC + Retardateur de prise
Composition Rapport
Eau/Ciment
Ciment
[kg/m3]
Sable
[kg/m3]
Gravillon
[kg/m3]
Eau
[kg/m3]
Retardateur de prise
[ml/m3]
Volume de pâte
[%]
LBC-R-S-(0.3) 0,401 412,15 854,57 1026,56 164,36 128,61 29,82
LBC-R-S-(0.50) 0,395 419,16 831,56 1042,07 163,94 209,58 30,07
LBC-R-S-(0.75) 0,400 412,49 855,27 1025,49 162,58 309,37 29,79
LBC-R-S-(3.00) 0,402 412,23 851,04 1021,03 156,63 1236,69 29,85
LBC-R-S-(6.00) 0,423 407,19 840,64 1008,56 154,72 2443,16 30,37
CF-R-S-(0.3) 0,402 412,27 862,2 1034,49 164,65 129,02 29,24
CF-R-S-(0.50) 0,398 412,74 863,18 1035,66 162,93 206,37 29,14
CF-R-S-(0.75) 0,400 412,31 862,29 1034,6 162,76 309,23 29,19
CF-R-S-(3.00) 0,402 411,75 859,27 1029,37 156,76 1235,24 29,23
CF-R-S-(6.00) 0,424 406,72 848,78 1016,81 154,84 2440,34 29,76
LBC-R-P-(0.025) 0,398 412,78 856,43 1028,13 164,05 10,32 29,73
LBC-R-P-(0.05) 0,398 412,74 856,34 1028,02 164,04 20,34 29,73
LBC-R-P-(0.10) 0,398 412,65 856,17 1027,81 164 41,67 29,74
LBC-R-P-(0.50) 0,401 411,97 854,76 1026,12 163,73 205,99 29,83
LBC-R-P-(0.75) 0,403 411,55 853,88 1025,06 163,56 308,66 29,88
LBC-R-P-(1.00) 0,405 411,13 853 1024,01 163,4 411,13 29,93
159
CF-R-HC-(0.025) 0,398 412,98 862,26 1034,1 164,19 10,32 29,29
CF-R-HC-(0.05) 0,398 412,83 862,18 1033,99 164,17 20,64 29,29
CF-R-HC-(0.10) 0,398 412,75 862 1033,78 164,14 41,28 29,31
CF-R-HC-(0.50) 0,402 412,07 860,58 1032,08 163,87 206,03 29,39
CF-R-HC-(0.75) 0,404 411,64 859,69 1031,01 163,7 308,73 29,44
CF-R-HC-(1.00) 0,406 411,22 858,81 1029,95 163,53 411,22 29,49
LBC-R-P-(0.025) 0,398 412,76 856,28 1028,07 164,14 10,32 29,74
LBC-R-P-(0.05) 0,398 412,71 856,19 1027,96 164,12 20,34 29,74
LBC-R-P-(0.10) 0,399 412,63 856,02 1027,75 164,09 41,26 29,76
LBC-R-P-(0.50) 0,402 411,95 854,61 1026,06 163,82 205,97 29,86
LBC-R-P-(0.75) 0,404 411,52 853,73 1025 163,65 308,64 29,92
LBC-R-P-(1.00) 0,407 411,1 852,85 1023,95 163,48 411,10 29,98
CF-R-P-(0.025) 0,367 418,65 881,29 1042,76 153,72 10,47 28,26
CF-R-P-(0.05) 0,368 418,61 881,2 1042,65 153,7 20,93 28,2
CF-R-P-(0.10) 0,367 418,7 881,38 1042,87 153,73 41,85 28,28
CF-R-P-(0.50) 0,372 417,82 879,54 1040,69 153,41 208,91 28,39
CF-R-P-(0.75) 0,374 417,39 878,63 1039,61 153,25 313,04 28,45
CF-R-P-(1.00) 0,376 416,95 877,71 1038,52 153,09 416,95 28,52
160
Tableau F-4: CAC + Accélérateur de prise
Composition Rapport Eau/Ciment Ciment
[kg/m3]
Sable
[kg/m3]
Gravillon
[kg/m3]
Eau
[kg/m3]
Accélérateur de prise
[ml/m3]
Volume de pâte [%]
CF-A-L-(0.15) 0,400 414,26 860,34 1035,65 164,96 62,14 29,30
CF-A-L-(0.30) 0,401 414 859,80 1035,01 164,85 124,20 29,35
CF-A-L-(0.50) 0,403 413,66 859,09 1034,15 164,72 206,83 29,41
CF-A-L-(0.75) 0,406 413,23 858,21 1033,08 164,55 309,93 29,48
CF-A-L-(1.00) 0,408 412,81 857,32 1032,02 164,38 412,81 29,55
CF-A-L-(1.50) 0,388 415,58 863,08 1038,95 155,09 623,37 29,08
CF-A-L-(3.00) 0,403 413,01 857,73 1032,51 154,13 1239,02 29,52
LBC-A-L-(0.15) 0,400 411,72 855,06 1029,30 163,95 61,76 29,74
LBC-A-L-(0.30) 0,401 411,47 854,54 1028,67 163,84 123,44 29,78
LBC-A-L-(0.50) 0,403 411,13 853,83 1027,82 163,71 205,56 29,84
LBC-A-L-(0.75) 0,406 410,71 852,96 1026,77 163,54 308,03 29,91
LBC-A-L-(1.00) 0,408 410,29 852,08 1025,71 163,37 410,29 29,98
LBC-A-L-(1.50) 0,388 413,68 859,13 1034,20 154,38 620,52 29,40
LBC-A-L-(3.00) 0,403 411,13 853,83 1027,82 153,43 1233,39 29,84
161
Phase II
Tableau F-5 : CAC + Superplastifiant + Accélérateur de prise
Composition Rapport
Eau/Ciment
Ciment
[kg/m3]
Sable
[kg/m3]
Eau
[kg/m3]
Superplastifiant
[ml/m3]
Accélérateur
de prise
[ml/m3]
Volume
de pâte
[%]
CF – Non adjuvanté 0,406 647,41 1458,37 262,65 0 0 46,19
CF – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.00)] 0,406 646,36 1456,02 262,23 161,6 0 46,11
CF – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.10)] 0,407 639,79 1441,22 259,56 159,9 63,98 46,66
CF – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.50)] 0,411 638,16 258,9 1437,54 159,5 319,08 46,79
CF – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(1.00)] 0,416 636,13 258,08 1432,96 159,0 636,13 46,96
CF – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(1.50)] 0,421 634,11 257,26 1428,42 158,5 961,17 47,13
LBC- Non adjuvanté 0,406 641,23 260,15 1444,45 0 0 46,7
LBC – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.00)] 0,406 641,23 1445,45 260,15 160 0 46,7
LBC – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.10)] 0,407 639,79 1441,22 259,56 159,95 64,0 46,66
LBC – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(0.50)] 0,411 638,16 1437,54 258,90 159,54 319,1 46,79
LBC – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(1.00)] 0,416 636,13 1432,96 258,08 159,03 636,1 46,96
LBC – [SP-PC-(0.25)]-[A-L-(1.50)] 0,421 634,11 1428,42 257,26 158,53 951,2 47,13
CF – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-(0.00)] 0,406 646,36 1456,02 262,23 161,59 0 46,11
CF – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-(0.10)] 0,407 639,79 1441,22 259,56 159,95 63,98 46,66
162
CF – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-(0.50)] 0,411 638,16 258,9 1437,54 159,54 319,08 46,79
CF – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-(1.00)] 0,416 636,13 258,08 1432,96 159,03 636,13 46,96
CF – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-(1.50)] 0,421 634,11 257,26 1428,42 158,53 961,17 47,13
LBC – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-(0.00)] 0,406 641,23 1445,45 260,15 160 0 46,7
LBC – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-(0.10)] 0,407 639,79 1441,22 259,56 159,95 64,0 46,66
LBC – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-(0.50)] 0,411 638,16 1437,54 258,90 159,54 319,1 46,79
LBC – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-(1.00)] 0,416 636,13 1432,96 258,08 159,03 636,1 46,96
LBC – [SP-PHMOD-(0.25)]-[A-L-(1.50)] 0,421 634,11 1428,42 257,26 158,53 951,2 47,13
Tableau F-6: CAC + Superplastifiant +Retardateur de prise + Activateur
Composition E/C Ciment
[kg/m3]
Sable
[kg/m3]
Gravillon
[kg/m3]
Eau
[kg/m3]
SP
[ml/m3]
R
[ml/m3]
Activateur
de prise
[ml/m3]
Volume
de pâte
[%]
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-T(0.2) 0,397 412,42 864,15 1052,97 163,04 103,11 20,62 82,48 29,08
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-T(0.4) 0,400 398,18 827,89 1004,15 157,59 99,54 19,91 159,27 31,82
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-T(0.2) 0,398 410,30 858,2 1046,28 162,43 102,58 41,03 82,06 29,11
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-T(0.4) 0,403 413,00 852,30 1041,53 164,71 103,25 41,30 165,20 29,50
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-T(0.2) 0,401 412,13 851,83 1030,32 164,33 103,03 20,61 82,43 30,03
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-T(0.4) 0,403 413,08 852,47 1041,74 164,74 103,27 20,65 165,23 29,51
163
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-T(0.2) 0,401 412,04 851,65 1030,11 164,29 193,01 41,20 82,41 30,02
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-T(0.4) 0,401 413 852,3 1041,53 164,71 103,25 41,30 165,20 29,5
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-T(0.2) 0,378 412,87 866,71 1051,53 159,01 103,22 20,64 82,57 28,69
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-T(0.4) 0,387 412,78 866,53 1051,31 158,98 103,20 20,63 165,01 28,75
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-T(0.2) 0,398 412,87 858,45 1041,21 163,41 103,22 41,29 82,58 29,29
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-T(0.4) 0,400 412,53 857,74 1040,36 163,28 103,13 41,25 165,01 29,34
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-T(0.2) 0,396 415,64 859,75 1030,00 163,76 103,91 20,78 83,13 30,09
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.05)]-T(0.4) 0,398 415,29 859,04 1029,15 163,62 102,92 20,77 166,12 30,14
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-T(0.2) 0,399 412,56 854,70 1031,39 163,80 103,14 41,26 82,51 29,77
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-HC-(0.10)]-T(0.4) 0,401 412,22 853,99 1024,10 163,67 103,05 41,22 164,89 29,83
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-T(0.2) 0,401 414,54 859,31 1045,41 165,37 103,63 20,73 82,91 29,55
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-T(0.4) 0,403 414,19 858,60 1044,54 165,23 103,55 20,71 165,68 29,61
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-T(0.2) 0,402 411,86 860,06 1048,94 164,43 102,96 41,19 82,37 29,39
CF-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-T(0.4) 0,401 412,83 860,98 1051,43 164,65 103,21 20,64 82,57 29,27
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-T(0.2) 0,401 412,14 851,77 1039,36 164,41 103,04 20,61 82,43 30,06
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-T(0.4) 0,403 411,8 851,06 1038,5 164,28 102,95 20,59 164,72 30,11
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-T(0.2) 0,402 412,05 851,59 1039,15 164,38 103,01 41,21 82,41 30,07
LBC-[SP-PC(1)-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-T(0.4) 0,404 411,71 580,89 1038,29 164,24 103,83 41,17 164,69 30,13
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-T(0.2) 0,399 412,36 860,88 1041,22 163,58 103,09 20,62 82,47 29,31
164
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-T(0.4) 0,384 413,80 869,37 1043,56 157,38 103,45 20,62 165,52 28,79
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-T(0.2) 0,427 410,81 846,56 1037,3 174,05 102,70 41,08 82,16 30,32
CF-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-T(0.4) 0,384 413,89 869,55 1043,77 157,41 103,47 41,08 165,56 28,8
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-T(0.2) 0,405 411,61 850,67 1038,02 165,49 102,90 20,58 82,32 30,14
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.05)]-T(0.4) 0,407 411,27 849,97 1037,17 165,35 102,92 20,56 164,51 30,20
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-T(0.2) 0,405 411,52 850,5 1037,81 165,45 102,88 41,15 82,31 30,16
LBC-[SP-PHMOD-(0.25)]-[R-P-(0.10)]-T(0.4) 0,407 411,18 849,80 1036,96 165,32 102,80 41,12 164,47 30,21
165
Annexe G – Grille qualitative
Observation durant le malaxage (3 minutes de malaxage après le contact
eau/ciment)
Ségrégation
1- Le mélange ne présente pas de ségrégation lors du malaxage
2- Le mélange ne semble pas présenter de ségrégation apparente. Cependant, une
concentration supérieure de particules fines près des palmes du malaxeur est
observable
3- Le mélange présente une ségrégation plus ou moins importante. Les particules fines
sont concentrées sur les palmes du malaxeur
4- Le mélange présente une ségrégation importante, particules fines sont concentrées
sur les palmes du malaxeur
5- Le mélange présente une ségrégation très importante, particules fines sont
concentrées sur les palmes du malaxeur (gros granulat non présent)
Ressuage
1- Le mélange ne présente pas de ressuage
2- Le mélange présente une brillance en surface et ne semble pas ressuer davantage en
fonction du temps
3- Le mélange présente une brillance en surface jusqu’à formation d’une mince couche
d’eau en surface
166
4- Le mélange présente une mince couche d’eau en surface
5- Le mélange présente un ressuage excessif, une couche d’eau est présente en surface
Dégazage
1- Le mélange ne présente pas dégazage
2- Le mélange présente un léger dégazage (localisé)
3- Le mélange présente un dégazage (localisé à plusieurs endroits)
4- Le mélange présente un dégazage (sur l’ensemble du mélange)
5- Le mélange présente un dégazage excessif
Apparence générale
1- Le mélange est cohésif, maniable, il se stabilisé efficacement et est homogène
2- Le mélange semble cohésif, maniable, prend un certain temps à se stabiliser
3- Le mélange laisse apparaître un manque de cohésion, perte de maniabilité
4- Le mélange ne semble pas cohésif, peu maniable, reste en place
5- Le mélange n’est pas cohésif, pas maniable, apparence sec
167
Après malaxage
Ségrégation
1- Le mélange ne présente pas de ségrégation lors du malaxage
2- Le mélange ne semble pas présenter de ségrégation apparente. Cependant, une
concentration supérieure de particules fines près des palmes du malaxeur est
observable
3- Le mélange présente une ségrégation plus ou moins importante. Les particules fines
sont concentrées sur les palmes du malaxeur
4- Le mélange présente une ségrégation importante, particules fines sont concentrées
sur les palmes du malaxeur
5- Le mélange présente une ségrégation très importante, particules fines sont
concentrées sur les palmes du malaxeur (gros granulat non présent)
Ressuage
1- Le mélange ne présente pas de ressuage
2- Le mélange présente une brillance en surface et ne semble pas ressuer davantage en
fonction du temps
3- Le mélange présente une brillance en surface jusqu’à formation d’une mince couche
d’eau en surface
4- Le mélange présente une mince couche d’eau en surface
168
5- Le mélange présente un ressuage excessif, une couche d’eau est présente en surface
Apparence générale
1- Le mélange est cohésif, maniable, il se stabilisé efficacement et est homogène
2- Le mélange semble cohésif, maniable, prend un certain temps à se stabiliser
3- Le mélange laisse apparaître un manque de cohésion, perte de maniabilité
4- Le mélange ne semble pas cohésif, peu maniable, reste en place
5- Le mélange n’est pas cohésif, pas maniable, apparence sec
169
Annexe H – Procédures de calcul de formulation d’une
gâchée
170
171
172
173
174
175
Annexe I – Présentation des résultats
I.1 Phase I
La présentation des résultats s’effectue comme suit : premièrement, les résultats obtenus
pour un mélange n’ayant aucune adjuvantation sont présentés; par la suite, les résultats
lors de l’ajout de superplastifiant; suivra, les résultats lors de l’ajout de retardateur de
prise; pour finir, les résultats obtenus lors de l’ajout d’accélérateur de prise.
Pour chacune de ces sous- sections, les propriétés rhéologiques sont présentées :
seuil de cisaillement
viscosité plastique
affaissement
étalement
Toff
I.1.1 CAC Non adjuvanté
Malaxage instantané
Les tableaux I.1 et I.2 permettent d’observer le comportement rhéologique ainsi que les
résultats de la grille qualitative d’un béton de CAC n’ayant aucun ajout chimique, soumis
à un malaxage instantané.
176
Tableau I.1: Résultats rhéologiques - CAC Non adjuvanté soumis à un malaxage
instantané
Ciment G (Nm) H(Nm*s) Affaissement
(mm)
Étalement
(mm)
Toff
(min)
CF « Overload » * « Overload » * 0 0 160
LBC « Overload » * « Overload » * 0 0 252
* Le seuil de cisaillement du mélange est supérieur à la capacité du rhéomètre IBB, soit
30 Nm
Tableau I.2: Grille qualitative - CAC Non adjuvanté
Durant le malaxage Après le malaxage
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
Ség
rég
atio
n
Res
suag
e
Dég
azag
e
Ap
par
ence
gén
éral
e
Ség
rég
atio
n
Res
suag
e
Dég
azag
e
Ap
par
ence
gén
éral
e
CF 0% 3 2,5 1,5 2 1 2 1 2
LBC 0% 3 2 1,5 1,5 2 3 1 2
Malaxage continu
Le tableau ci-dessous (tableau I.3) permet de visualiser le comportement rhéologique
d’un béton de CAC n’ayant aucun ajout chimique soumis à un malaxage continu.
177
Tableau I.3: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC Non adjuvanté soumis à un
malaxage continu
Temps/Ciment CF LBC
To * G (Nm) « Overload » * « Overload » *
H (Nm*s) « Overload » * Overload » *
Affaissement (mm) 0 0
To + 45 mi G (Nm) « Overload » « Overload »
H (Nm*s) « Overload » « Overload »
Affaissement (mm) 0 0
To + 90 min G (Nm) « Overload » « Overload »
H (Nm*s) « Overload » « Overload »
Affaissement (mm) 0 5
* To représente le moment dont le premier essai rhéologique est effectué, entre 14 et 16
minutes après le contact eau/ciment
I.1.2 CAC + Superplastifiant
Malaxage instantané
Il est important de noter que pour cette portion du projet, il a été possible de vérifier la
répétitivité des résultats fournis par le rhéomètre IBB. En effet, pour chacun des
mélanges, trois essais rhéologiques ont été effectués sur trois mélanges distincts de
formulation similaire. Les résultats présentés sont donc une moyenne des trois essais.
Pour le lecteur intéressé, il est possible d’observer en Annexe J, l’ensemble des résultats
obtenus ainsi que l’intégralité des courbes rhéologiques obtenue.
178
PC (1)
Les tableaux I.4 et I.5 présentent les résultats rhéologiques et d’observation pour les
mélanges de bétons dont le superplastifiant utilisé est le PC (1).
Tableau I.4: Résultats rhéologiques - CAC + PC (1) soumis à un malaxage
instantané
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
G
(Nm)
H
(Nm*s)
Étalement
(mm)
Toff
(min)
CF 0,05% 28,2 27,0 - 165
LBC 0,05% 14,7 20,6 - 259
CF 0,30% 13,1 22,2 310 176
LBC 0,30% 2,5 21,5 605 264
CF 0,50% 11,9 20,7 280 215
LBC 0,50% 2,3 19,4 615 302
CF 0,75% 3,4 15,4 575 375
LBC 0,75% 1,8 16,9 655 364
CF 3,00% 3,8 8,8 683 1006
LBC 3,00% 2,1 9,9 680 761
179
Tableau I.5: Grille qualitative - CAC + PC (1) soumis à un malaxage instantané
Durant le malaxage Après le malaxage
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
Ség
rég
atio
n
Res
suag
e
Dég
azag
e
Ap
par
ence
gén
éral
e
Ség
rég
atio
n
Res
suag
e
Dég
azag
e
Ap
par
ence
gén
éral
e
CF 0,30% 3 2,5 1,5 2 1 2 1 2
LBC 0,30% 3 2 1,5 1,5 2 3 1 2
CF 0,50% 3 2,5 1 2,5 3 3 2 2
LBC 0,50% 3 2,5 2 2,5 2 2 2,5 2
CF 0,75% 3 2 2,5 2,5 3 3 3 2
LBC 0,75% 3 2,5 2 2,5 2 2 2,5 2
CF 3,00% 3 3 3 2 3,5 4 4 3
LBC 3,00% 3 2 1,5 1 3,5 4 3 3
180
PC (2)
Les tableaux I.6 et I.7 présentent les résultats rhéologiques et d’observation pour les
mélanges de bétons dont le superplastifiant utilisé est le PC (2). Il est possible de
remarquer l’absence du Toff pour chacun des mélanges. Cette carence est due à un
mauvais fonctionnement des thermocouples. Cette lacune a été corrigée pour la suite des
essais.
Tableau I.6: Résultats rhéologiques - CAC + PC (2) soumis à un malaxage
instantané
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
G
(Nm)
H
(Nm*s)
Étalement
(mm)
Toff
(min)
CF 0,05% 26,6 20,0 - -
LBC 0,05% 11,2 26,2 - -
CF 0,30% 3,7 17,5 590 -
LBC 0,30% 2,2 24,5 615 -
CF 0,50% 2,9 16,4 630 -
LBC 0,50% 1,2 18,2 - -
CF 0,75% 3,1 15,8 615 -
LBC 0,75% 1,9 16,5 - -
CF 3,00% 0,4 16,5 663 -
LBC 3,00% 0,9 18,6 685 -
181
Tableau I.7: Grille qualitative - CAC + PC 2 soumis à un malaxage instantané
Durant le malaxage Après le malaxage
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
Ség
rég
atio
n
Res
suag
e
Dég
azag
e
Ap
par
ence
gén
éral
e
Ség
rég
atio
n
Res
suag
e
Dég
azag
e
Ap
par
ence
gén
éral
e
CF 0,30% 3 3 1 2 3 3 2 2
LBC 0,30% 3 2 1 1,5 3 3 2 3
CF 0,50% 4 2,5 3 3 3 3 3 3
LBC 0,50% 3,5 2,5 2 3 3 2,5 3 3
CF 0,75% 3 3 2 2,5 3 3 3 3
LBC 0,75% 3 2,5 2 2 3 2,5 3 3
CF 3,00% 3 3 2 3 3 3,5 3,5 3
LBC 3,00% 3 3 3 2 3 3 4 3
182
PC mod
Les tableaux I.8 et I.9 présentent les résultats rhéologiques et d’observation pour les
mélanges de bétons dont le superplastifiant utilisé est le PC mod.
Tableau I.8: Résultats rhéologiques - CAC + PC mod soumis à un malaxage
instantané
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
G
(Nm)
H
(Nm*s)
Étalement
(mm)
Toff
(min)
CF 0,05% 19,6 20,3 - 164
LBC 0,05% 15,7 20,3 - 258
CF 0,30% 7,5 17,1 300 136
LBC 0,30% 2,9 18,7 542 279
CF 0,50% 2,3 14,6 557 530
LBC 0,50% 3,1 12,3 632 296
CF 0,75% 1,7 10,7 580 637
LBC 0,75% 2,1 16,0 637 427
CF 3,00% 3,4 5,7 660 1800
LBC 3,00% 1,8 10,9 698 1500
183
Tableau I.9: Grille qualitative - CAC + PH mod soumis à un malaxage instantané
Durant le malaxage Après le malaxage
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
Ség
rég
atio
n
Res
suag
e
Dég
azag
e
Ap
par
ence
gén
éral
e
Ség
rég
atio
n
Res
suag
e
Dég
azag
e
Ap
par
ence
gén
éral
e
CF 0,30% 3 2 1 2 3 2,5 3,5 2
LBC 0,30% 3 2 1 1 2 2 3 1
CF 0,50% 2 2,5 1 1 3 3 3 3
LBC 0,50% 3 2 2 1 3 2 4 2
CF 0,75% 3 2,5 2 1 3 4 4 3
LBC 0,75% 3 2 2 2,5 3 2 3,5 2
CF 3,00% 3 3 3 2 4 4 4 4
LBC 3,00% 3,5 2,5 2 2 3 4 3 3,5
184
PH mod
Les tableaux I.10 et I.11 présentent les résultats rhéologiques et d’observation pour les
mélanges de bétons, dont le superplastifiant utilisé est le PH mod.
Tableau I.10: Résultats rhéologiques - CAC + PH mod soumis à un malaxage
instantané
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
G
(Nm)
H
(Nm*s)
Étalement
(mm)
Toff
(min)
CF 0,05% 22,5 23,6 - 169
LBC 0,05% 16,7 18,4 - 257
CF 0,30% 2,5 8,0 613 848
LBC 0,30% 5,4 14,8 523 304
CF 0,50% 2,8 9,7 633 1195
LBC 0,50% 4,1 11,0 645 550
CF 0,75% 2,9 10,5 640 1068
LBC 0,75% 4,7 10,1 660 740
CF 3,00% 1,9 9,8 672 1206
LBC 3,00% 4,2 9,1 710 987
185
Tableau I.11: Grille qualitative - CAC + PC mod soumis à un malaxage instantané
Durant le malaxage Après le malaxage
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
Ség
rég
atio
n
Res
suag
e
Dég
azag
e
Ap
par
ence
gén
éral
e
Ség
rég
atio
n
Res
suag
e
Dég
azag
e
Ap
par
ence
gén
éral
e
CF 0,05% - - - - - - - -
LBC 0,05% - - - - - - - -
CF 0,30% 2 2 1 1 2 2,5 4 2
LBC 0,30% 3 2 1 2 2 2 3 2
CF 0,50% 2,5 2,5 1,5 3 2,5 2,5 4 2
LBC 0,50% 2,5 2 1 2 2 2 3 2
CF 0,75% 3 3 1,5 1 2,5 2,5 4 2
LBC 0,75% 3 2 1 2 2,5 2,5 3 2
CF 3,00% 3 3 2 2 3 3 4 3
LBC 3,00% 3 3 2 2 3 2,5 3 2,5
Malaxage continue
Cette sous-section présente les résultats obtenus pour les quatre superplastifiants utilisés
pour deux uniquement deux dosages, soit 0,3% et 1,5% pour une durée de 60 minutes.
Uniquement les essais au rhéomètre IBB sont présentés.
PC (1)
Le tableau I.12 permet d’observer l’évolution rhéologique d’un mélange de béton de
CAC additionné de 0,3% de PC (1).
186
Tableau I.12: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC (1) soumis à un
malaxage continue - 0,3%
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
CF LBC
To G (Nm) 0,3% - 5,6
H (Nm*s) 0,3% - 16,5
To +10 min G (Nm) 0,3% - 4,7
H (Nm*s) 0,3% - 13,9
To + 25 min G (Nm) 0,3% - 7,3
H (Nm*s) 0,3% - 16,9
To + 45 min G (Nm) 0,3% - 6,2
H (Nm*s) 0,3% - 14,1
To +60 min G (Nm) 0,3% - 6,8
H (Nm*s) 0,3% - 15,7
187
Le tableau I.13 permet d’observer l’évolution rhéologique d’un mélange de béton de
CAC additionné de 1,5% de PC (1).
Tableau I.13: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC (1) soumis à un
malaxage continue - 1,5%
Ciment Dosage
(ml ADJ/Kg CM)
CF LBC
To G (Nm) 1,5 % - 4,7
H (Nm*s) 1,5 % - 13,2
To +10 min G (Nm) 1,5 % - -
H (Nm*s) 1,5 % - -
To + 25 min G (Nm) 1,5 % - 2,8
H (Nm*s) 1,5 % - 9,9
To + 45 min G (Nm) 1,5 % - 2,8
H (Nm*s) 1,5 % - 10,4
To +60 min G (Nm) 1,5 % - 1,3
H (Nm*s) 1,5 % - 14,8
188
PC (2)
Le tableau I.14 permet d’observer l’évolution rhéologique d’un mélange de béton de
CAC additionné de 0,3% de PC (2).
Tableau I.14: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC (2) soumis à un
malaxage continue - 0,3%
Ciment Dosage
(ml ADJ/Kg CM)
CF LBC
To G (Nm) 0,3% 2,4 2,2
H (Nm*s) 0,3% 18,2 19,1
To +10 min G (Nm) 0,3% 9,0 2,2
H (Nm*s) 0,3% 23,0 18,2
To + 25 min G (Nm) 0,3% 7,8 4,0
H (Nm*s) 0,3% 22,9 20,8
To + 45 min G (Nm) 0,3% 9,2 3,4
H (Nm*s) 0,3% 17,1 20,0
To +60 min G (Nm) 0,3% 7,6 2,4
H (Nm*s) 0,3% 20,4 22,5
189
Le tableau I.15 permet d’observer l’évolution rhéologique d’un mélange de béton de
CAC additionné de 1,5% de PC (2).
Tableau I.15: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC (2) soumis à un
malaxage continue - 1,5%
Ciment Dosage
(ml ADJ/Kg CM)
CF LBC
To G (Nm) 1,5 % 2,0 1,3
H (Nm*s) 1,5 % 16,7 13,1
To +10 min G (Nm) 1,5 % 3,2 2,3
H (Nm*s) 1,5 % 13,1 9,0
To + 25 min G (Nm) 1,5 % 2,6 2,4
H (Nm*s) 1,5 % 15,4 8,0
To + 45 min G (Nm) 1,5 % - 2,6
H (Nm*s) 1,5 % - 7,2
To +60 min G (Nm) 1,5 % 2,1 2,0
H (Nm*s) 1,5 % 17,1 8,7
190
PC mod
Le tableau I.16 permet d’observer l’évolution rhéologique d’un mélange de béton de
CAC additionné de 0,3% de PC mod.
Tableau I.16: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC mod soumis à un
malaxage continue - 0,3%
Ciment Dosage
(ml ADJ/Kg CM)
CF LBC
To G (Nm) 0,3% 3,8 5,8
H (Nm*s) 0,3% 15,1 20,7
To +10 min G (Nm) 0,3% 7,6 4,6
H (Nm*s) 0,3% 21,8 19,4
To + 25 min G (Nm) 0,3% 8,4 4,0
H (Nm*s) 0,3% 22,5 17,4
To + 45 min G (Nm) 0,3% 10,4 4,4
H (Nm*s) 0,3% 21,2 14,4
To +60 min G (Nm) 0,3% 10,2 4,0
H (Nm*s) 0,3% 22,5 15,9
191
Le tableau I.17 permet d’observer l’évolution rhéologique d’un mélange de béton de
CAC additionné de 1,5% de PC mod.
Tableau I.17: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PC mod soumis à un
malaxage continue - 1,5%
Ciment Dosage
(ml ADJ/Kg CM)
CF LBC
To G (Nm) 1,5 % 2,2 1,4
H (Nm*s) 1,5 % 12,0 16,6
To +10 min G (Nm) 1,5 % 2,0 1,6
H (Nm*s) 1,5 % 11,1 11,6
To + 25 min G (Nm) 1,5 % 1,8 1,8
H (Nm*s) 1,5 % 11,1 10,0
To + 45 min G (Nm) 1,5 % 2,0 2,2
H (Nm*s) 1,5 % 11,2 9,4
To +60 min G (Nm) 1,5 % 3,4 1,8
H (Nm*s) 1,5 % 12,5 8,0
192
PH mod
Le tableau I.18 permet d’observer l’évolution rhéologique d’un mélange de béton de
CAC additionné de 0,3% de PH mod.
Tableau I.18: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PH mod soumis à un
malaxage continue - 0,3%
Ciment Dosage
(ml ADJ/Kg CM)
CF LBC
To G (Nm) 0,3% - 5,6
H (Nm*s) 0,3% - 16,5
To +10 min G (Nm) 0,3% - 4,7
H (Nm*s) 0,3% - 13,9
To + 25 min G (Nm) 0,3% - 7,3
H (Nm*s) 0,3% - 16,9
To + 45 min G (Nm) 0,3% - 6,2
H (Nm*s) 0,3% - 14,1
To +60 min G (Nm) 0,3% - 6,8
H (Nm*s) 0,3% - 15,7
To + 75 min G (Nm) 0,3% - 5,6
H (Nm*s) 0,3% - 18,7
To + 90 min G (Nm) 0,3% - 6,4
H (Nm*s) 0,3% - 21,6
To +130 min G (Nm) 0,3% - 7,4
H (Nm*s) 0,3% - 32,2
193
Le tableau I.19 permet d’observer l’évolution rhéologique d’un mélange de béton de
CAC additionné de 1,5% de PH mod.
Tableau I.19: Résultats de l’évolution rhéologique - CAC + PH mod soumis à un
malaxage continue - 1,5%
Ciment Dosage
(ml ADJ/Kg CM)
CF LBC
To G (Nm) 1,5 % - -
H (Nm*s) 1,5 % - -
To +10 min G (Nm) 1,5 % - -
H (Nm*s) 1,5 % - -
To + 25 min G (Nm) 1,5 % - 2,8
H (Nm*s) 1,5 % - 9,9
To + 45 min G (Nm) 1,5 % - 2,8
H (Nm*s) 1,5 % - 10,4
To +60 min G (Nm) 1,5 % - 1,3
H (Nm*s) 1,5 % - 14,8
194
I.1.3 CAC + Retardateur de prise
Malaxage instantané
Cette sous- section traite du comportement rhéologique de trois différents retardateurs de
prise soumis à un malaxage instantané. Les tableaux sont séparés en fonction du type de
retardateur de prise utilisé.
CAC + Polyol
Le tableau I.20 permet d’observer les résultats rhéologiques obtenus à partir d’un
mélange de béton de CAC additionné d’un retardateur de prise à base de Polyol. L’essai
d’étalement n’a pu être effectué en raison de la consistance trop sèche des mélanges.
Tableau I.20: Résultats rhéologiques - CAC + P soumis à un malaxage instantané
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
G
(Nm)
H
(Nm*s)
Affaissement
(mm)
Toff
(min)
CF 0,00% Overload * Overload * 0 160
LBC 0,00% Overload * Overload * 0 252
CF 0,025% Overload * Overload * 0 167
LBC 0,025% 22,6 29,6 0 330
CF 0,05% Overload * Overload * 0 208
LBC 0,05% 20,2 28,4 0 332
CF 0,10% Overload * Overload * 0 210
LBC 0,10% 21 27,5 0 332
CF 0,50% Overload * Overload * 0 443
LBC 0,50% 20,6 27,1 0 1285
CF 1,00% Overload * Overload * 0 750
LBC 1,00% 15,9 26,6 0 >2000
* Signifie que le seuil de cisaillement du mélange est supérieur à la capacité du rhéomètre
IBB soit 30Nm.
195
CAC + Naphtalène
Le tableau I.21permet d’observer les résultats rhéologiques obtenus à partir d’un mélange
de béton de CAC additionné d’un retardateur de prise à base de Naphtalène. L’essai
d’affaissement n’a pu être effectué en raison de la consistance trop sèche des mélanges.
Les essais de Toff pour le LBC ont été abandonnés en raison de l’incompatibilité du
retardateur à base de Naphtalène et le Ciment Fondu, l’un des objectifs du projet est de
comparer l’influence au point de vue rhéologique d’un adjuvant sur deux types de ciment
d’aluminate de calcium.
Tableau I.21: Résultats rhéologiques - CAC + N soumis à un malaxage instantané
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
G
(Nm)
H
(Nm*s)
Affaissement
(mm)
Toff
(min)
CF 0,03 Overload * Overload * 0 276
LBC 0,03 Overload * Overload * 0 -
CF 3,00 Overload * Overload * 0 327
LBC 3,00 Overload * Overload * 0 -
CF 6,00 Overload * Overload * 0 454
LBC 6,00 Overload * Overload * 0 -
* Signifie que le seuil de cisaillement du mélange est supérieur à la capacité du rhéomètre
IBB soit 30 Nm.
CAC + Acide d’hydroxyde carboxylate
Le tableau I.22 permet d’observer les résultats rhéologiques obtenus à partir d’un
mélange de béton de CAC additionné d’un retardateur de prise à base d’acide
d’hydroxyde carboxylate. L’essai d’affaissement n’a pu être effectué en raison de la
consistance trop sèche des mélanges.
196
Tableau I.22: Résultats rhéologiques - CAC + HC soumis à un malaxage instantané
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
G
(Nm)
H
(Nm*s)
Affaissement
(mm)
Toff
(min)
CF 0,03% Overload * Overload * 0 973
LBC 0,03% Overload * Overload * 0 >2000
CF 3,00% Overload * Overload * 0 >2000
LBC 3,00% Overload * Overload * 0 >2000
CF 6,00% Overload * Overload * 0 >2000
LBC 6,00% Overload * Overload * 0 >2000
* Signifie que le seuil de cisaillement du mélange est supérieur à la capacité du rhéomètre
IBB soit 30 Nm.
I.1.4 CAC + Accélérateur de prise
Malaxage continu
Dans cette partie les mélanges sont uniquement soumis à un malaxage continu. Le
tableau I.23 présente les résultats de Toff obtenus pour l’ensemble des mélanges effectué.
197
Tableau I.23: Résultats Toff - CAC + Accélérateur de prise soumis à un malaxage
instantané
Ciment Dosage
(SP kg/ CM Kg)
Toff
(min)
CF 0% 160
LBC 0% 252
CF 0,15% 122
LBC 0,15% 149
CF 0,30% 73
LBC 0,30% 80
CF 0,50% 73
LBC 0,50% 93
CF 0,75% 70
LBC 0,75% 80
CF 1,00% 83
LBC 1,00% 79
CF 1,50% 4
LBC 1,50% 10
CF 3,00% 3
LBC 3,00% 7
I.2 Phase II
Dans cette section, l’intégralité des résultats obtenus pour la seconde phase du projet est
présentée. À savoir, le comportement rhéologique d’un béton frais à base de ciment
d’aluminate de calcium ayant une combinaison de différents types d’adjuvants.
Cette section ne comporte que deux sous- section et est présentée comme suit :
comportement rhéologique de mélange de béton de CAC ayant comme addition chimique
198
superplastifiant et accélérateur de prise, pour terminer, un mélange de béton de CAC
soumis à une combinaison de superplastifiant, retardateur de prise et activateur de prise.
L’aboutissement de cette phase à été possible grâce aux résultats obtenus à la phase I. Les
choix des divers adjuvants employés dans cette phase sont abordés dans la section Phase
I
I.2.1 CAC + Superplastifiant + Accélérateur de prise
Malaxage instantané
Pour ce type de combinaison d’adjuvant, l’objectif est de simuler un mélange de béton de
CAC soumis uniquement à un malaxeur mobile (voir section Malaxage continu).
PC (1) + ACC
Le tableau I.24 permet de visualiser les résultats de Toff obtenus pour une combinaison de
superplastifiant (PC (1)) à un dosage constant de 0,25% et un dosage variable de lithium.
199
Tableau I.24: Résultats de Toff - CAC + PC (1) + ACC
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
Toff
(min)
CF Non adjuvanté 265
LBC Non adjuvanté 398
CF 0% 311
LBC 0% 438
CF 0,1% 215
LBC 0,1% 256
CF 0,5% 84
LBC 0,5% 102
CF 1,0% 77
LBC 1,0% 88
CF 1,5% 6
LBC 1,5% 7
200
PH mod + ACC
Le tableau I.25 permet de visualiser les résultats obtenus pour une combinaison de
superplastifiant (PH mod) à un dosage constant de 0,25% et un dosage variable de
lithium.
Tableau I.25: Résultats de Toff - CAC + PH mod + ACC
Ciment Dosage
(ml ADJ/kg CM)
Toff
(min)
CF Non adjuvanté 265
LBC Non adjuvanté 398
CF 0% 491
LBC 0% 691
CF 0,1% 240
LBC 0,1% 328
CF 0,5% 132
LBC 0,5% 138
CF 1,0% 92
LBC 1,0% 93
CF 1,5% 9
LBC 1,5% 14
I.2.2 CAC + Superplastifiant + Retardateur de prise + Activateur
Malaxage continue
Cette sous- section comporte une multitude de résultats. Deux tableaux sont présentés
dans ce chapitre afin d’exprimer les résultats obtenus de façon la plus limpide possible.
Tout d’abord, les tableaux ci-dessous (I.26 et I.27) décrient en détail les variables des
tableaux I.26 et I.27. Ce dernier permet de décrire les valeurs obtenues pour les essais
201
rhéologiques (seuil de cisaillement, viscosité plastique, affaissement et étalement), ainsi
que la valeur de la teneur en air obtenue.
La totalité des observations effectuées durant les essais est présentée à l’annexe K.
Le tableau I.29 expose les résultats de Toff obtenue pour la totalité des mélanges.
Tableau I.26: Description des variables utilisée dans le tableau I.28
# colonne Variable Description
1 - Description du mélange
2 A Affaissement (mm) à To
3 G Seuil de cisaillement (Nm) à To
4 H Viscosité plastique (Nm * s) à To
5 % A % Air à To
6 A Affaissement (mm) à To + 45 min
7 G Seuil de cisaillement (Nm) à To +
45 min
8 H Viscosité plastique (Nm * s) à To +
45 min
9 %A % Air à To + 45 min
10 A Affaissement (mm) à To + 90 min
11 G Seuil de cisaillement (Nm) à To +
90 min
12 H Viscosité plastique (Nm * s) à To +
90 min
13 % A % Air à To + 90 min
202
Tableau I.27: Description des variables utilisées dans le tableau I.29
# colonnes Variable Description
1 Mélange
2 - Description du mélange
3 To
(mélange #1)
Toff à To du mélange #1
4 To
(mélange #2)
Toff à To du mélange #2
5 To + 90 min
(mélange #1)
Toff à To + 90 min du mélange #1
6 To + 90 min
(mélange #2)
Toff à To + 90 min du mélange #2
7 T-ACT (0,2) Toff après ajout de 0,2 % d’activateur du mélange ayant été
malaxé en continu durant 90 minutes
8 (6) + T-ACT (0,2)
Toff après une addition supplémentaire de 0,2% d’activateur 2
minutes après l’ajout initiale d’activateur de 0,2% (mélange de la
colonne 6). Le dosage final est donc de 0,4%
9 T-ACT (0,4) Toff après ajout de 0,4 % d’activateur du mélange ayant été
malaxé en continu durant 90 minutes
Pour l’ensemble des mélanges le To égale à 13 minutes après le contact eau/ciment
(temps de malaxage + durée totale de la totalité des essais), le To + 45 min signifie donc
que les essais ont été effectués à 53 minutes après le contact eau / ciment.
203
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
To
To + 45 min To + 90 min
A G H %A A G H %A A G H %A
(mm) (Nm) (Nm*s) (%) (mm) (Nm) (Nm*s) (%) (mm) (Nm) (Nm*s) (%)
A LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,05)] 200 2,7 13,6 3,1 180© 3,2 8,4 3,5 220© 3,2 10,6 4,0
B LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,10)] 210 5,4 26,4 4,4 165 4,0 14,1 4,1 190 2 10,3 3,1
C LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,05)] 190 5,0 20,9 2,8 50 5,8 31,6 2,7 40 O* O* -
D LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,10)] - - - - - - - - - - - -
E LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,05)] 90 2,0 13,4 3,0 170 2,8 5,6 3,5 230 2,8 11 3,7
F LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,10)] 85 3,0 11,5 3,4 170 3,0 6,6 3,7 140 2,5 8 3,7
G LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,05)] 200 1,4 19,0 2,6 90 4,3 11,6 2,5 70 3,9 19,4 2,5
H LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,10)] 160 3,0 23,8 2,7 60 4,0 16,4 2,7 50 5,6 17,3 2,7
I CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,05)] 235 3,0 9,6 3,5 30 O* O* 3,5 0 O* O* 3,5
J CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,10)] 230 2,1 7,8 3,5 27 8,7 32,7 3,0 0 O* O* 3,5
K CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,05)] 20 O* O* 3,5 0 O* O* 3,0 0 O* O* 3,0
L CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,10)] 210 4,6 17,8 2,8 40 5,2 14,5 2,8 50 4,6 18,1 2,8
M CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,05)] 220 1,8 12,8 4,1 0 O* O* 3,5 0 O* O* 3,8
N CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,10)] 230 0,6 11,4 4,0 0 O* O* 3,5 0 O* O* 3,5
O CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,05)] 10 O* O* 2,9 0 O* O* 4,5 0 O* O* 3,4
P CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,10)] 0 3,5 90 4,7 7,4 2 30 5,5 10,8 3,0
Tableau I.28 : Résultats rhéologiques CAC + SP + R + ACT
O* Signifie que le seuil de cisaillement du mélange est supérieur à la capacité du rhéomètre IBB soit 30 Nm
© signifie que l’échantillon c’est affaissé en cisaillement
204
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Mélange Toff
To
(mélange #1)
Toff
To
(mélange #2)
Toff
To + 90 min
(mélange #1)
Toff
To + 90 min
(mélange #2)
Toff
T-ACT
(0,2)
Toff
(6) + T-ACT
(0,2)
Toff
T- ACT
(0,4)
A LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,05)] 660 700 550 610 193 123 147
B LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,10)] 837 - 678 - 202 152
C LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,05)] 378 563 314 500 106 43 102
D LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,10)] 470 - 370 - 149 90 100
E LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,05)] 442 788 367 580 158 100 102
F LBC-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,10)] 556 602 428 509 172 121 108
G LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,05)] 313 474 454 454 104 64 90
H LBC-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,10)] 297 446 427 432 44 18 66
I CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,05)] 628 279 600 250 83 64 171
J CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-HC-(0,10)] 896 1131 918 - 97 79 63
K CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,05)] 233 - 226 - 54 32 35
L CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-HC-(0,10)] 597 649 233 233 65 31 112
M CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,05)] 595 580 284 - 70 45 57
N CF-[SP-PHMOD-(0,25)]+[R-P-(0,10)] 640 665 635 648 65 56 50
O CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,05)] 212 220 213 202 66 50 51
P CF-[SP-PC(1)-(0,25)]+[R-P-(0,10)] 275 - 213 - 70 57 52
Tableau I.29 : Résultats des valeurs de Toff - CAC + SP + R +ACT
205
Annexe J – Courbes rhéologiques - CAC+
Superplastifiant
Figure J-1 : CF-PC (1)-0,3%
Figure J-2 : CF-PC (1) - 0,5%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 10 20 30 40
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
PC 1 - 0,30% - Essai 1
PC 1 - 0,30% - Essai 2
PC 1 - 0,30% - Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 10 20 30 40
Vit
ess
e (
tou
r/s
ec)
Torque (Nm)
CF-PC 1-0,5%-Essai 1
CF-PC 1-0,5%-Essai 2
CF-PC 1-0,5%-Essai 3
206
Figure J-3 : CF-PC (1)-0,75%
Figure J-4 : CF-PC (1)-3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-PC 1-0,75%-Essai 1
CF-PC 1-0,75%-Essai 2
CF-PC 1-0,75%-Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-PC 1-3%-Essai 1
CF-PC 1-3%-Essai 2
CF-PC 1-3%-Essai 3
207
Figure J-5 : CF-400- PC (1) - Synthèse
Figure J-6 : CF-PC mod-0,3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 10 20 30 40
vit
ess
e (
tou
r/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PC 1 - 0,3%
CF-400- PC 1 -0,5%
CF-400-PC 1-0,75%
CF-400-PC 1-3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 10 20 30
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-PC mod-0,3%-Essai 1
CF-PC mod-0,3%-Essai 2
CF-PC mod-0,3%-Essai 3
208
Figure J-6 : CF-PC mod-0,5%
Figure J-7 : CF-PC mod-0,75%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-PC mod-0,5%-Essai 1
CF-PC mod-0,5%-Essai 2
CF-PC mod-0,5%-Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-PC mod-0,75%-Essai 1
CF-PC mod-0,75%-Essai 2
CF-PC mod-0,75%-Essai 3
209
Figure J-8 : CF-PC mod-3%
Figure J-9 : CF-400-PC mod Synthèse
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 2 4 6 8 10 12
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-PC mod-3%-Essai 1
CF-PC mod-3%-Essai 2
CF-PC mod-3%-Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PC mod -0,3%
CF-400-PC mod-0,5%
CF-400-PC mod-0,75%
CF-400-PC mod-3%
210
Figure J-10 : CF-400-PH mod-0,3%
Figure J-11 : CF-400-PH mod-0,5%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PH mod-0,3%-
Essai 1
CF-400-PH mod-0,3%-
Essai 2
CF-400-PH mod-0,3%-
Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PH mod-0,5%-
Essai 1
CF-400-PH mod-0,5%-
Essai 2
CF-400-PH mod-0,5%-
Essai 3
211
Figure J-12 : CF-400-PH mod-0,75%
Figure J-13 : CF-400-PH mod-3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PH mod-0,75%-Essai 1
CF-400-PH mod-0,75%-Essai 2
CF-400-PH mod-0,75%-Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PH mod-3%-Essai 1
CF-400-PH mod-3%-Essai 2
CF-400-PH mod-3%-Essai 3
212
Figure J-14 : CF-400-PH mod Synthèse
Figure J-15 : CF-400-PC (2)-0,3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20
Vit
ess
e (
tou
r/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400- PH mod -0,3%
CF-400- PH mod -0,5%
CF-400- PH mod -0,75%
CF-400- PH mod-3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PC 2-0,3%-Essai 1
CF-400-PC 2-0,3%-Essai 2
CF-400-PC 2-0,3%-Essai 3
213
Figure J-16 : CF-400-PC (2)-0,5%
Figure J-17 : CF-400-PC (2)-0,75%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PC 2-0,5%-Essai 1
CF-400-PC 2-0,5%-Essai 2
CF-400-PC 2-0,5%-Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PC 2-0,75%-Essai
1
CF-400-PC 2-0,75%-Essai
2
CF-400-PC 2-0,75%-Essai
3
214
Figure J-18 : CF-400-PC (2)-3%
Figure J-19 : CF-400-PC (2) Synthèse
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PC 2-3%-ESSAI 1
CF-400-PC 2-3%-ESSAI 2
CF-400-PC 2-3%-ESSAI 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
CF-400-PC 2-0,3%
CF-400-PC 2-0,5%
CF-400-PC 2 -0,75%
CF-400- PC 2-3%
215
Figure J-20 : LBC-400-PC (1)-0,3%
Figure J-21 : LBC-400-PC (1)-0,5%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 10 20 30
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC 1-0,3%-
Essai1
LBC-400-PC 1-0,3%-Essai
2
LBC-400-PC 1-0,3%-Essai
3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC 1-0,5%-Essai
1
LBC-400-PC 1-0,5%-Essai
2
LBC-400-PC 1-0,5%-Essai
3
216
Figure J-22: LBC-400-PC (1)-0,75%
Figure J-22 : LBC-400-PC (1)-3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC 1-0,75%-
Essai 1
LBC-400-PC 1-0,75%-
Essai 2
LBC-400-PC 1-0,75%-
Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC 1-3%-Essai 1
LBC-400-PC 1-3%-Essai 2
LBC-400-PC 1-3%-Essai 3
217
Figure J-23 : LBC-400-PC (1) Synthèse
Figure J-24 : LBC-400-PC mod-0,3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400- PC 1 -0,3%
LBC-400-PC 1-0,5%
LBC-400-PC 1 -0,75%
LBC-400-PC 1-3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC mod-0,3%-
Essai 1
LBC-400-PC mod-0,3%-
Essai 2
LBC-400-PC mod-0,3%-
Essai 3
218
Figure J-25 : CF-PC mod-0,5%
Figure J-26 : CF-PC mod-0,5%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC mod-0,5%-
Essai 1
LBC-400-PC mod-0,5%-
Essai 2
LBC-400-PC mod-0,5%-
Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC mod-0,75%-
Essai 1
LBC-400-PC mod-0,75%-
Essai 2
LBC-400-PC mod-0,75%-
Essai 3
219
Figure J-27 : LBC - 400 - PC mod -3%
Figure J-28 : LBC-400-PC mod
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC mod-3%-
Essai 1
LBC-400-PC mod-3%-
Essai 2
LBC-400-PC mod-3%-
Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC mod -0,3%
LBC-400-PC mod -0,5%
LBC-400-PC mod -0,75%
LBC-400-PC mod-3%
220
Figure J-29 : LBC-400-PH mod-0,3%
Figure J-30 : LBC-400-PH mod-0,5%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PH mod-0,3%-
Essai 1
LBC-400-PH mod-0,3%-
Essai 2
LBC-400-PH mod-0,3%-
Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PH mod-0,5%-
Essai 1
LBC-400-PH mod-0,5%-
Essai 2
LBC-400-PH mod-0,5%-
Essai 3
221
Figure J-31 : LBC-400-PH mod-0,75%
Figure J-32 : LBC-400-PH mod-3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PH mod-0,75%-
Essai 1
LBC-400-PH mod-0,75%-
Essai 2
LBC-400-PH mod-0,75%-
Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PH mod-3%-
Essai 1
LBC-400-PH mod-3%-
Essai 2
LBC-400-PH mod-3%-
Essai 3
222
Figure J-33 : LBC-400-PH mod Synthèse
Figure J-34 : LBC-400-PC (2) - 0,3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PH mod-0,3%
LBC-400-PH mod -0,5%
LBC-400-PH mod-0,75%
LBC-400-PH mod-3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC 2-0,5%-Essai 1
LBC-400-PC 2-0,5%-Essai 2
LBC-400-PC 2-0,5%-Essai 3
223
Figure J-35 : LBC-400-PC (2) - 0,75%
Figure J-36 : LBC-400-PC (2) -3%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC 2-0,75%-
Essai 1
LBC-400-PC 2-0,75%-
Essai 2
LBC-400-PC 2-0,75%-
Essai 3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
To
ur/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-PC 2-3%-Essai 1
LBC-400-PC 2-3%-Essai 2
LBC-400-PC 2-3%-Essai 3
224
Figure J-38 : LBC-400-PC (2) (Synthèse)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15 20 25
Vit
ess
e (
tou
r/s
ec)
Torque (Nm)
LBC-400-SPC-EUCON-
0,5%
LBC-400-SPC-EUCON-
0,75%
LBC-400-SPC-EUCON-
3%
![P]ZYX]MNT T^ 0 I...Tu n’es pas coupable d’avoir été frappée, d’avoir été violée, menacée, mal traitée. Tu ’es pas coupable d’avoir été manipulée, abusée, trahie](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/5fc4094583047a42527691e5/pzyxmnt-t-0-i-tu-naes-pas-coupable-daavoir-t-frappe-daavoir.jpg)
