Influence de la nature du sable sur les propriétés physico-mécaniques des bétons : Étude expérimentale

Abstract

RÉSUMÉ

Un programme expérimental a été réalisé pour étudier l'influence de la nature du sable en utilisant des sables avec différentes morphologies et origines (SO, SC, SD et leurs mélanges binaires et ternaires) sur les propriétés physico-mécaniques des bétons. L'introduction de SC et SD vise à valoriser des sous-produits de carrière et des matériaux locaux pour l’élaboration des bétons plus économiques. Nous avons fixé le même critère d’ouvrabilité à tous les bétons confectionnés afin de mener une étude rationnelle. En premier lieu nous avons déterminé le nombre d’expériences générées par le logiciel d'analyse statistique JMP7. Par la suite, nous avons étudié l'effet de la nature du sable sur l’affaissement, la résistance à la compression et à la flexion des bétons mesurée à 7 et 28 jours. Pour 3 facteurs (SO, SC et SD) et 5 niveaux (0.2, 0.4, 0.6, 0.8 et 1), un plan de mélange comprenant 21 compositions a été préparé. Obtenir un maximum d’information en un minimum d’expériences. Cette étude a montré la faisabilité des bétons confectionnés avec les mélanges binaires et ternaires de sables, surtout pour M15 (40% SO + 60% SC) et M10 (20% SO + 60% SC+ 20% SD). Le béton à base de mélange binaire M15 présente la résistance maximale à la compression et de l’ordre de Rc28j = 36 Mpa, donc une amélioration de l’ordre de 20% par rapport le béton BSO. A la lumière des essais réalisés, on peut affirmer que l’utilisation du SC améliore globalement la structure poreuse des bétons et contribue aussi à la densification de l’interface pâte/granulats. Ce qui permet également de réduire la teneur en SO de 60% pour une bonne résistance et un affaissement recommandé. Cette caractéristique est très intéressante du point de vue économique et environnemental. L'introduction du SC dans la construction, peut soulager davantage le domaine d'habitat. Le béton à base de mélange ternaire M10 présente la résistance maximale à la compression et de l’ordre de Rc28j = 34.7 Mpa, donc une amélioration de l’ordre de 15% par rapport le béton BSO. Pour une bonne résistance et un affaissement recommandé. La formulation des bétons à base de mélange ternaire M10 est en effet capable de résoudre les problèmes économiques et techniques rencontrés dans le domaine de bâtiment ainsi que les problèmes environnementaux. Les résultats obtenus montrent que les résistances à la flexion des bétons confectionnés avec les mélanges binaires et ternaires sont similaires à celles des résistances en compression quelque soit l'âge des bétons (7 et 28 jours). On peut dire que l’augmentation de la résistance à la compression au cours de l'avancement des réactions d'hydratation est accompagnée d'une augmentation de la résistance à la flexion, mais pas dans les mêmes proportions. ABSTRACT An experimental program was conducted to studying the influence of the sand nature of using different morphologies and origins (RS, CS, DS and their binary and ternary mixtures) on the physico-mechanical properties of concretes. The introduction of CS and DS aims to valorize the by-products of crushing and local materials for the elaboration of more economical concretes. We set the same criterion of workability to all concretes made order to lead a rational study. In the first place, we have determined the number of experiments generated by the JMP7 statistical analysis software. Thereafter, we studied the effect of the sand nature on slump, the compressive and flexural strength of the concretes measured at 7 and 28 days. For 3 factors (RS, CS and DS) and 5 levels (0.2, 0.4, 0.6, 0.8 et 1), a mixing plane with 21 compositions was prepared. Get an information maximum with minimum of experiments. This study shows the feasibility of concretes made with binary and ternary mixtures of sands, especially for M15 (40% RS + 60% CS) and M10 (20% RS + 60% CS+ 20% DS). The concrete-based on the binary mixture M15 present the maximum compressive strength and of the order of Rc28j = 36 Mpa, thus an improvement of the order of 20% compared to CRS concrete. In the light of the tests carried out, it can be said that the use of the CS improves overall the porous structure of concretes and also contributes to the thickening of the interface paste/aggregates. This also makes it possible to reduce the RS content by 60% for good strength and the recommended slump. This characteristic is very interesting from the economic and environmental point of view. The introduction of CS in construction, can relieve more the habitat field. The concrete-based on the ternary mixture M10 present the maximum compressive strength and of the order of Rc28j = 34.7 Mpa, thus an improvement of the order of 15% compared to CRS concrete. For good strength and the recommended slump. The formulation of concretes-based on ternary mixture M10 is indeed capable of solving the economic and technical problems encountered in the building field as well as environmental problems. The results obtained show that the flexural strengths of the concretes made with the binary and ternary mixtures are similar to those of the compression strengths whatever the age of the concretes (7 and 28 days). We can say that the increase in compressive strength during the advancement of the hydration reactions is accompanied by an increase of flexural strength, but not in the same proportions. ملـخـص تم إجراء برنامج تجريبي لدراسة تأثير طبيعة الرمل باستخدام الرمال بمختلف المورفولوجيات و الأصول (SO، SC،SD و الخلائط الثنائية و الثلاثية لها) على الخواص الفيزيوميكانيكية للخرسانات. ويهدف إدخال SC وSD لتثمين المنتجات الثانوية للمحجر و المواد المحلية لانجاز خرسانات أكثر اقتصادا. وضعنا نفس معيار السيولة لكافة الخرسانات المنجزة وهذا من أجل دراسة عقلانية. أولا علينا تحديد عدد التجارب التي يجب إنشاؤها بواسطة برنامج التحليل الإحصائي . JMP7 و بعد ذلك، قمنا بدراسة تأثير طبيعة الرمال على الهبوط، مقاومة الانضغاط و الانحناء للخرسانات مقاسة عند 7 و 28 يوما. من اجل 3 عوامل (SO،SC ،SD ) و 5 مستويات (0.2 ، 0.4 ، 0.6 ، 0.8 ، 1)، أعد مخطط خليط يضم 21 تركيبة. الحصول على أقصى قدر من المعلومات بعدد أدنى من التجارب. وأظهرت هذه الدراسة الجدوى من الخرسانات المنجزة من الخلائط الثنائية والثلاثية من الرمال، وخاصة بالنسبة لي : (40% SO + 60% SC) M15 و M10 (20% SO + 60% SC+ 20% SD). الخرسانة التي تحتوي على الخليط الثنائي M15 تعطي مقاومة انضغاط قصوى بالتقريب Rc28j = 36 Mpa ، وبالتالي تحسن بحوالي 20٪ مقارنة بخرسانة BSO . على ضوء التجارب المنجزة، يمكننا القول أن استخدام SC يحسن عموما بنية المسامية للخرسانات ويساهم أيضا في تكثيف المجال بين (العجينة الاسمنتية / الحبيبات). هذا ما يسمح أيضا بتقليل من نسبة SO ب 60٪ من اجل مقاومة جيدة و هبوط موصى به. هذه الخاصية مثيرة جدا للاهتمام من الناحية الاقتصادية والبيئية. إدخال SC في البناء، يمكن أن تخفيف أكثر في مجال السكن. الخرسانة التي تحتوي على الخليط الثلاثي M10 تعطي مقاومة انضغاط قصوى بالتقريب Rc28j = 34.7 Mpa ، وبالتالي تحسن بحوالي 15٪ مقارنة بخرسانة BSO. من اجل مقاومة جيدة و هبوط موصى به. تركيب الخرسانات التي تحتوي على الخليط الثلاثي M10 في الواقع قادر على حل المشاكل الاقتصادية والتقنية التي تواجهها في مجال البناء و أيضا المشاكل البيئية. تبين النتائج أن مقاومة الانحناء للخرسانات المنجزة من الخلائط الثنائية والثلاثية هي مماثلة لمقاومة الانضغاط مهما كان عمر الخرسانة (7 و 28 يوما) . نستطيع أن نقول أن الزيادة في مقاومة الانضغاط خلال تقدم تفعلات الاماهة مصحوبا بزيادة في مقاومة الانحناء ، ولكن ليس بنفس النسب.