Josserand, Laurent (2002) Ressuage des bétons hydrauliques. PhD thesis Structures et Matériaux, ENPC p.211.
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Abstract
Le ressuage des bétons hydrauliques correspond à lapparition dune pellicule deau claire à la surface du béton, dans les premières heures après le coulage. Le niveau de ressuage obtenu conditionne la qualité du matériau à létat frais (pompabilité, cassures du béton frais, auto-cure, portance à court terme
) comme à létat durci (résistance, durabilité, aspect du parement).
Le travail présenté dans ce document a pour objectif de comprendre le phénomène, de le modéliser et de le relier à la formulation du matériau. Toutefois, leffet de paramètres extérieurs à la formulation a aussi été étudié (effet déchelle, température, qualité du malaxage). Ces études ont nécessité le développement dun protocole expérimental de mesure du ressuage. Celui-ci consiste à prélever leau ressuée dans des sillons préalablement tracés à la surface du béton. Ce protocole a été validé par des essais de répétabilité.
Il apparaît que le ressuage correspond à une consolidation du matériau granulaire sous son poids propre. Une amélioration de la modélisation de ce phénomène décrit par TOORMAN est proposée, prenant en compte la diminution dans le temps de la compressibilité du squelette granulaire. Cette prise en compte permet une description correcte des effets déchelle rencontrés sur lamplitude du phénomène. Dun autre côté, la compressibilité du squelette granulaire est appréhendée par la mise au point dun oedomètre-perméamètre.
En revanche, concernant le débit initial deau ressuée, aucun effet déchelle nest relevé sauf dans le cas de formation de chenaux verticaux découlement. Une adaptation du modèle de KOZENY-CARMAN est proposée pour la prévision de ce débit. Le modèle est alors validé sur 53 formules contenant principalement des bétons et des mortiers. Il pourra constituer dans lavenir un outil intéressant pour la formulation de béton.
| Item Type: | PhD Thesis (PhD) |
|---|---|
| Thesis Supervisor: | Larrard (de), François |
| Date: | October 2002 |
| Board of examiners: | Coussy, Olivier and Van Damme, Henri and Khayat, Kamal Henri and Larrard (de), François and Ildefonse, Jean-Pierre and Francois, Raoul and Marchese, Giuseppe and Cussigh, François |
| Discipline: | Structures et Matériaux |
| Collection (Fonds): | ENPC |
| Institution: | ENPC |
| Subjects: | 4. Materials Science, Mechanics and Mechanical Engineering |
| Uncontrolled Keywords: | Ressuage, Béton frais, Sédimentation, Consolidation, Perméabilité, Compressibilité, Effet déchelle |
Table of content
Chapitre I: INTRODUCTION
I.1. Conséquence du ressuage sur la qualité du béton 10
I.2. Conclusion 13
I.3. Démarche choisie 14
Chapitre II: SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
Introduction 15
II.1. Phénoménologie du ressuage 16
II.2. Caractérisation expérimentale 18
II.2.1. Mesure directe du volume deau ressuée 19
II.2.1.1. méthode ASTM C232
II.2.1.2. Méthode de la norme suédoise
II.2.1.3. Méthodes volumétriques par séparation au moyen dun liquide dense
II.2.1.4. Autres méthodes
II.2.2. Mesure du tassement solide 22
II.2.2.1. Méthode visuelle de Powers
II.2.2.2. Méthode de Khayat
II.2.3. Mesure de la sensibilité au ressuage 24
II.2.3.1. Méthode par centrifugation
II.2.3.2. Méthode par vibration
II.2.4. Mesure des paramètres internes au matériau 25
II.2.4.1. Profil vertical de densité
II.2.4.2. Pression interstitielle
II.3. Paramètres influents 27
II.3.1. Paramètres non intrinsèques au matériau 28
II.3.1.1. Hauteur, diamètre et forme générale du moule
II.3.1.2. Inclinaison de la génératrice du moule
II.3.1.3. Qualité du malaxage
II.3.1.4. Effet des vibrations extérieures
II.3.1.5. Effet des conditions météorologiques
II.3.2. Paramètres intrinsèques au matériau 31
II.4. Modèles existants 33
II.4.1. Position du problème
II.4.2. Apport de POWERS et STEINOUR
II.4.3. Apport de Buscall et Jennings
II.4.4. Apport de Toorman, Tan et al.
II.4.5. Apport de Clear et Bonner
II.4.6. Modèles de perméabilité
II.5. Conclusion de lanalyse bibliographique 42
Chapitre III: ETUDES EXPERIMENTALES 44
III.1. Mesure expérimentale du ressuage 44
III.1.1. Mesure par tracé de sillons
III.1.2. Mesure au télémètre laser
III.1.3. Dépouillement des essais :
III.2. Mesure expérimentale de la perméabilité et de la compressibilité dun béton 53
(mise au point dun oedomètre-perméamètre)
III.3. Influence des paramètres non intrinsèques au matériau 57
III.3.1. Diamètre du moule
III.3.2. Hauteur du moule
III.3.3. Température
III.3.4. Malaxage
III.3.5. Durée écoulée entre le malaxage et la mesure de ressuage :
III.4. Influence des paramètres de la formulation 67
III.4.1. Rapport masse de gravillon sur masse de sable G/S
III.4.2. Dosage en eau
III.4.3. Dosage en ciment
III.4.4. Dosage en adjuvant plastifiant
III.4.5. Dosage en adjuvant superplastifiant
III.4.6. Retardateur de prise
III.5. Essais oedométriques Corrélation avec le ressuage 75
III.5.1. Résultats des essais de perméabilité
III.5.2. Résultats des essais de compressibilité
Chapitre IV: MODELISATION DU RESSUAGE HOMOGENE 80
Introduction 80
IV.1. Etude du ressuage sans effets annexes 82
IV.1.1. Hypothèses de calcul: 82
IV.1.2. Configuration géométrique: 83
IV.1.3. Résolution du problème: 83
IV.1.4. Vitesse initiale de ressuage: 86
IV.1.5. Amplitude du ressuage: 87
IV.1.6. Etude numérique explicite en différences finies: 90
IV.1.6.1. Discrétisation de la colonne de béton :
IV.1.6.2. Conditions aux limites :
IV.1.6.3. Résolution du problème :
IV.1.6.4. Condition de convergence du calcul :
IV.1.6.5. Exemple de résolution :
IV.1.7. Etude numérique implicite: 94
IV.1.8. Etude adimensionnelle: 95
IV.1.8.1. Notations :
IV.1.8.2. Résolution du problème :
IV.1.9. Etude avec présence dair occlus: 97
IV.1.9.1. Hypothèses de calcul :
IV.1.9.2. Résolution du problème :
IV.1.9.3. Conditions initiales :
IV.1.9.4. Vitesse initiale de ressuage :
IV.1.10. Comparaison avec lexpérience: 105
IV.2. Etude du ressuage avec effet vieillissant 106
IV.2.1. Hypothèses de calcul: 106
IV.2.2. Résolution du problème: 108
IV.2.3. Amplitude du ressuage: 108
IV.2.4. Etude numérique explicite: 108
IV.2.5. Etude numérique implicite: 109
IV.2.6. Validation expérimentale: 113
IV.2.7. Etude adimensionnelle: 116
IV.3. Perméabilité des empilements granulaires 118
IV.3.1. Introduction 118
IV.3.2. Etude de la perméabilité dun béton frais 118
IV.3.2.1. Détermination de la fraction volumique deau mobile
IV.3.2.2. Détermination de la surface volumique hydrodynamique
IV.3.2.3. Estimation numérique de la surface volumique enveloppe dun granulat
IV.3.2.4. Perméabilité dun milieu poreux
IV.3.3. Validation expérimentale 128
IV.4. Compressibilité et vieillissement 131
IV.4.1. Compressibilité des empilements granulaires: 131
IV.4.1.1. modèle dempilement compressible
IV.4.1.2. Résultats obtenus à loedomètre
IV.4.1.3. Résultats indirects par ressuage
IV.4.2. Temps caractéristique du vieillissement 139
IV.5. Application à des essais réalisés au LCPC 141
IV.5.1. Essais préliminaires: 141
IV.5.2. Essais en grande échelle: 145
IV.5.3. Conclusion: 150
Chapitre V: OBSERVATIONS SUR LE RESSUAGE LOCALISÉ 151
V.1. Introduction et observations 151
V.2. Paramètres influants 155
V.2.1. Hauteur initiale de la pièce coulée
V.2.2. Vitesse du ressuage homogène
V.2.3. Granulométrie
Chapitre VI: CONCLUSIONS GENERALES 159
VI.1. Apport général
VI.2. Apport scientifique
VI.3. Apport pratique (à la destination des professionnels)
VI.4. Besoins en recherche
Chapitre VII: REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 163
Chapitre VIII: ANNEXES
Annexe A: Fiches caractéristiques des matériaux 169
Annexe B: Protocole expérimental (méthode des sillons) 176
Annexe C: Expérimentations (formules des bétons, mortiers et coulis utilisés
Résultats dessai) 180
Annexe D: Courbes expérimentales de ressuage 184
Annexe E: Programmes numériques 200
Annexe F: Notations 207
Annexe G: Résumé à lusage des programmeurs 209
| ID Code: | 304 |
|---|---|
| Deposited By: | Christiane Baudry |
| Deposited On: | 18 March 2003 |
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