Influence de la granulométrie et de la nature du sable 1. Sur les propriétés physico-mécaniques des bétons de sable autoplaçants

Abstract

Les bétons autoplaçants (BAP) constituent une nouvelle avancée pour la construction en béton et offrent des avantages aussi bien d’ordre économique et technique que sociaux. L’absence de vibration qui caractérise leur mise en place permet en effet de réduire les coûts globaux de la production, de la construire des éléments à géométrie complexe ou fortement ferraillés et également de réduire les nuisances sonores et la pénibilité du travail qu’ils nécessitent. L’objectif de ce travail consiste ainsi à étudier les comportements des bétons de sable autoplaçants (BSAP) à l’état frais et à l’état durci. A l’état durci, le comportement en flexion et en compression de six formulations de béton de sable autoplaçants confectionnés à partir de trois types de sables locaux, à savoir : sable alluvionnaire, sable dunaire et sable de concassage, a été étudié. A l’état frais, et concernant la formulation de ces six mélanges, nous avons utilisé la méthode dite : « Packing Factor » (développée récemment par le Laboratoire de Génie Civil GRESPI de l’université de Reims). Le choix de cette méthode est basé sur le fait qu’elle permet de formuler des bétons autoplaçants avec le minimum de pâte. La minimisation du volume de la pâte est très importante dans notre cas, puisque les BSAP sont des bétons fins et par conséquence nécessitent un volume important de pâte. Les sables utilisés, se distinguent par la forme de leurs grains et la teneur en éléments fins ainsi que par leur nature minéralogique. A cet effet, nous avons étudié l’influence de la granularité et de la nature des sables utilisés sur les caractéristiques à l’état frais (étalement, Jring, v-funnel, L-Box, stabilité au tamis et viscosité) et sur les propriétés physico-mécaniques (résistances mécaniques : à la compression, traction /flexion et retrait total). Les essais menés ont été réalisés sur des éprouvettes cylindriques de 16x32 cm (pour la compression) et prismatiques de dimensions 7x7x28 cm (pour la traction par flexion), sous des conditions de conservation de T=20 ±5°c, HR=48 ±5%. Les mesures ont été prises à l’âge de 7, 28 et 90 jours. La résistance à la compression à 28 jours, visée lors de la formulation des BSAP, à été prise égale à 50 MPa. Les résultats trouvés à l’issue de ce travail expérimental nous ont permis de tirer les conclusions suivantes : La méthode de formulation utilisée permet d’optimiser le volume de la pâte dans chaque cas des BSAP étudiés, tout en prenant en considération la granularité et le dosage des sables et du gravier. La granularité des sables et leurs teneurs en éléments fins, influent remarquablement sur la fluidité et la viscosité des BSAP à l’état frais. Par exemple, l’étalement dans le cas de la formulation F1, contenant uniquement le sable alluvionnaire (SA) et réalisé avec un dosage de SP de 0.8%, est de 825 mm. Par contre, dans le cas de la formulation F2, contenant uniquement le sable de dune (SD), ou dans le cas de la formulation F3, contenant niquement le sable de concassage (SC) mais avec un dosage de SP plus élevé, les étalements sont respectivement de 855 et 840 mm. D’autre part, les résultats des v-funnel et T500 confirment que plus le sable utilisé est fin (cas du F2) et plus la teneur des fillers calcaires est élevée (cas du F3) plus l’écoulement est difficile. Le comportement rhéologique, étudié par la mesure de la viscosité, dans tous les BSAP formulés est pseudo plastique (c.-à-d., ils présentent une diminution de la viscosité en fonction de l’augmentation de la vitesse de rotation du viscosimètre en suivant une loi de type puissance La présence des fillers dans le sable à une grande influence sur la viscosité. D’après les résultats obtenus, il existe un optimum en fillers qui donne le BSAP le moins visqueux. Par exemple, dans le cas de la formulation F1, où le SA est utilisé (presque pas de fillers), la viscosité est importante. Même chose dans le cas de la formulation F6 où le SD (sable très fin) et le SC (sable très riche en éléments fins) sont utilisés. Par contre, dans le cas de la formulation F5 où le SA et SC sont utilisés des faibles viscosités sont constatées. La méthode de formulation appliquée a permis de réaliser des BSAP avec des résistances à la traction et à la compression relativement faibles à courts termes, mais à partir de 28 jours les résistances du béton commencent à se rattraper jusqu’à ce qu’elles atteignent des résistances acceptables à 28 jours par rapport à la celle visée (50 MPa). Concernant l’effet du type de sable, le SC (F3) suivi par le sable mélange (70% SA + 30% SC) ont donné les meilleures résistances mécaniques et le mélange SD + SC (F6) a donné la plus fable résistance (57 MPa). En termes de retrait à 128 jours, c’est aussi le SC (F3) qui permet de réaliser des BSAP avec moins de retrait. Le plus grand retrait a été enregistré dans le cas du béton à base de SA (F1). En ce qui concerne le comportement de la flèche (en flexion), des essais ont été réalisés sur six éprouvettes prismatiques 10*10*50 cm3, à 28 jours et à 90 jours. Les résultats ont montré que la flèche la plus importante, qui est de 367 μm, a été enregistrée dans le cas du béton à base de SA (F1) et du béton à base de SD et SC (F6). La plus faible flèche, qui est de 103 μm, a été enregistrée dans le cas du béton à base de sable alluvionnaire et de sable calcaire (F5). Concernant la déformation axiale (en compression), il a été trouvé que la valeur maximale a été enregistrée dans le cas du béton à base de sable SC (F3) et elle de l’ordre de 0.434‰ et la valeur minimale a été enregistrée dans le cas du béton à base (F4) elle est de l’ordre de 0.188‰. Comme pour la résistance mécanique, la plus grande valeur du module d’élasticité a été enregistrée pour le béton à base de SC (F3) avec une valeur qui atteint 57 GPa. La plus petite valeur pour le béton à base de SA+SD avec une valeur qui attient de 29.4 GPa .