Effet des additions minérales et organiques sur le comportement rhéologique du béton

par Mhamed Adjoudj

Thèse de doctorat en Génie civil - Cergy

Sous la direction de El-Hadj Kadri et de Karim Ezziane.

Soutenue le 06-04-2015

à Cergy-Pontoise en cotutelle avec l'Université Hassiba Benbouali de Chlef (Algérie) , dans le cadre de École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise) , en partenariat avec Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (Cergy-Pontoise, Val d'Oise) (laboratoire) et de Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil / L2MGC (laboratoire) .

Le président du jury était Saïd Kenaï.

Le jury était composé de El Hadj Kadri, Abdelhak Kaci.

Les rapporteurs étaient Karim Aït-Mokhtar, Mohamed Ghrici.


  • Résumé

    L'emploi de certaines additions minérales et organiques dans la confection du mortier et du béton contribue à une modification du processus d'hydratation du ciment. L'incorporation de ces additions minérales entraîne également une modification de la distribution granulaire, l'apparition de nouveaux sites de nucléation et une nouvelle activité des surfaces des grains. Ceci nécessite le malaxage avec des superplastifiants qui viennent défloculer les grains, libérer l'eau piégée dans les interstices et améliorer l'ouvrabilité du béton. Ces modifications des propriétés physicochimiques des composants du béton affectent directement les propriétés rhéologiques du mortier et du béton à l'état frais ainsi que ses composantes finales.L'objectif principal de ce travail est focalisé sur la prédiction des modifications rhéologiques apportées par les additions minérales aux mortiers afin de trouver les meilleures compositions d'une mise en œuvre convenable. Une étude expérimentale est entamée sur des mortiers normalisés où le ciment ordinaire est substitué partiellement par différentes additions minérales telles que la fumée de silice, le laitier des hauts fourneaux, la pouzzolane naturelle et le calcaire. Avec l'eau de gâchage, on a ajouté plusieurs types de superplastifiants avec différents dosages où les paramètres rhéologiques du mortier ont été mesurés respectivement par un mini cône et un rhéomètre.Les paramètre rhéologiques obtenus varient sensiblement avec chaque type d'addition minérale et dépendent de ses propriétés et son interaction avec le superplastifiant et les grains de ciment. Le superplastifiant à base de polycarboxylates est plus efficace en présence du ciment contenant du calcaire ou du laitier conduisant à une amélioration des propriétés rhéologiques. Par contre, le mortier devient plus visqueux s'il contient un fort pourcentage de pouzzolane naturelle. Une relation mathématique est proposée qui exprime la variation de chaque paramètre rhéologique selon le taux de substitution du ciment et le dosage en superplastifiant. Cette relation est exprimée par le produit de trois paramètres; l'effet de l'addition minérale, l'effet du superplastifiant et l'effet de leur interaction. Les coefficients de corrélation trouvés sont proches de l'unité et justifient bien la convenance de ce choix. L'application de cette nouvelle relation à d'autres résultats trouvés par d'autres chercheurs présente une grande satisfaction avec des résultats satisfaisant et des coefficients de corrélation allant 0,9 à 0,98.

  • Titre traduit

    mineral and organic admixtures effect on the rheologie of concrete


  • Résumé

    The use of some organic and inorganic admixtures in the production of mortar and concrete contributes to a change in the cement hydration process. The incorporation of these mineral additions also causes a change in the grain distribution, the appearance of new nucleation sites and a new activity of the grain surfaces. This requires mixing with superplasticizers which deflocculates grains, releases the trapped water in the interstices and improves the workability of concrete. These changes in the physicochemical properties of the cement paste directly affect the rheological properties of mortar and concrete in the fresh state and its final components.The main objective of this work is focused on the prediction of rheological changes of mineral additions mortars and finds the best composition for a suitable casting. An experimental study is underway on standardized mortars where ordinary cement is partially substituted by different mineral additions such as silica fume, blast furnace slag, natural pouzzolan and limestone powder. With the mixing water, was added several types with different dosages of superplasticizers where the rheological parameters of the mortar were measured respectively by a rheometer apparatus and a mini cone test.The Theological parameters obtained vary with each type of mineral addition and depend on its properties and its interaction with the superplasticizer and cement grains. The polycarboxylate superplasticizer is more effective in the presence of limestone powder or cement containing slag resulting in improved rheological properties. However, the mortar becomes more viscous if it contains a high percentage of natural pozzolan. A mathematical relationship is provided which expresses the variation of each rheological parameter according the substitution rate of the cement and superplasticizer dosage. This relationship is expressed by the product of three parameters; the effect of the mineral addition, the effect of the superplasticizer and the effect of their interaction. The correlation coefficients found are close to unity and well justify the appropriateness of this choice. The application of this new relationship to other results found by other researchers has high satisfaction with satisfactory results and correlation coefficients ranging from 0.9 to 0.98


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