Coloration superficielle du béton frais via l'agent de décoffrage : comparaison avec la technique de peinture à fresque

par Éléonore Gueit

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Evelyne Darque-Ceretti.

Le président du jury était Marc Aucouturier.

Le jury était composé de Evelyne Darque-Ceretti, Eric Felder, Matthieu Horgnies.

Les rapporteurs étaient David Quéré, Luc Courard.


  • Résumé

    La coloration d'un béton, matériau faiblement chromatique, est obtenue soit par introduction de pigments dans son volume, soit par application d'un revêtement coloré sur sa surface. Ces travaux de thèse s'intéressent à une voie de coloration alternative innovante, qui consiste à introduire les pigments dans l'agent de décoffrage afin qu'ils soient transférés durablement vers la surface du béton frais au moment où celui-ci est coulé dans le coffrage. Cette méthode s'apparente beaucoup à la technique de peinture à fresque, qui a largement fait ses preuves en terme de durabilité. Dans un premier temps, l'étude de fresques sur chaux et sur ciment anciennes, ainsi que de reconstitutions, a permis d'identifier les principaux paramètres qui régissent le dépôt des pigments et leur adhésion durable au support : compatibilité du liant avec l'eau capillaire de l'enduit, granulométrie des pigments,cisaillement du pinceau à la surface de la fresque. Dans un second temps, la transposition de ces paramètres au cas du béton a conduit à l'identification de solutions satisfaisantes en terme de transfert et de durabilité de la couleur, mais aussi d'état de surface du béton (rugosité, porosité, homogénéité) : remplacement de l'huile de décoffrage par des tensioactifs non ioniques de faible viscosité et emploi de pigments correctement dispersés dans l'agent décoffrant. Finalement, l'étude des interfaces béton- agent décoffrant - coffrage a montré que le transfert durable des pigments repose sur un double mécanisme de démouillage de l'agent décoffrant par le béton en écoulement et de mélange des deux phases au niveau du front de la coulée, qui aboutit à la formation d'une inter phase pigments - béton de plusieurs dizaines de micromètres d'épaisseur. La profondeur de pénétration des pigments sous la surface a pu être quantifiée grâce à la combinaison d'observations en microscopie électronique à balayage et d'analyses en spectroscopie de rétrodiffusion Rutherford. La durabilité de la coloration a été évaluée par des mesures colorimétriques dans l'espace CIELab.

  • Titre traduit

    Superficial colouring of fresh concrete through the demoulding agent : comparison with the fresco painting technique


  • Résumé

    Concrete is an achromatic material that can be coloured through two main techniques: introduction of pigments in the bulk of the material, or application of a coloured layered on the hardened surface. This work focuses on an innovating alternative technique: the pigments are mixed with the demoulding agent, so that they can be transferred to the fresh concrete while it is poured into the mould. This method is ver y similar to the long-lasting fresco painting technique. The first par t of this work was dedicated to the study of ancient frescoes on lime or cement, in order to identify the main parameters responsible for the transfer and durable adhesion of the pigments to the plaster : compatibility between the binder and the capillar y water of the plaster, grain size of the pigments and shear stress between the brush and the plaster surface. In the second par t, these parameters were transposed to the case of concrete, which lead to satisfactor y solutions in terms of colour transfer and durability as well as surface proper ties of the concrete: the demoulding oil was replaced by low-viscosity non-ionic surfactants and the pigments were chosen to be finely dispersed in the demoulding solution. The last part consisted of a study of the mould - demoulding agent - concrete system and showed that the pigments are transferred to the concrete through the dewetting of the demoulding agent by the flowing concrete and the mixing of the two phases. This mechanism leads to the formation of a pigments - concrete interphase with a thickness of several tens micrometers. The depth of the pigments was quantified through a combination of scanning electron microscopy and Rutherford back-scattering spectroscopy. The durability of the colour was evaluated by colour measurements in the CIELab colorimetric space.


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