Mise au point d’une méthodologie pour la formulation des bétons secs à démoulage immédiat

par Laure Abdul Le Brun

Thèse de doctorat en Mécanique et génie Civil

Sous la direction de Eric Garcia-Diaz.

Soutenue le 23-05-2018

à Montpellier , dans le cadre de I2S - Information, Structures, Systèmes , en partenariat avec Centre des Matériaux des Mines d'Alès (Alès) (laboratoire) .

Le président du jury était François de Larrard.

Le jury était composé de Eric Garcia-Diaz, François de Larrard, Sébastien Rémond, André Lecomte, Thierry Sedran, Patrick Rougeau.

Les rapporteurs étaient Sébastien Rémond, André Lecomte.


  • Résumé

    De nos jours, le bloc est le produit le plus vendu en préfabrication, avec un chiffre d’affaires de 418 millions d’euros en 2015 (chiffres issus de la Fédération de l’Industrie du Béton). Toutefois, ce résultat atteste d’une baisse de production constatée depuis 2012.Dans ce contexte économique difficile, les industriels cherchent à optimiser la formulation de leurs produits. Les particularités de ceux-ci (consistance sèche et teneur en air moyenne comprise entre 7 et 15 %) rendent impossible l’utilisation des outils existants.L’objectif de la thèse est alors de mettre au point une méthode de formulation adaptée aux blocs, permettant d’optimiser le rapport coûts/performances. Cela implique de diminuer le dosage en ciment, matériau le plus couteux du béton et également le plus négatif en termes d’émissions de CO2. Pour cela un squelette granulaire optimal doit être utilisé.La méthodologie de formulation mise au point se déroule ainsi en deux étapes. La première consiste à sélectionner le mélange granulaire présentant l’arrangement maximal. La deuxième détermine les volumes des autres constituants (ciment, eau efficace, air et addition) en fonction des exigences de consistance et de performances mécaniques. Les travaux ont permis d’obtenir un modèle d’empilement compressible adapté à la mise en place des mélanges granulaires secs à l’aide d’une presse vibrante et d’un moule de bloc. Celui-ci calcule la compacité des mélanges granulaires dans de telles conditions et permet de sélectionner le mélange optimal. Les travaux ont également permis de relier les propriétés aux états frais et durcis à la formulation des bétons secs. La résolution du système d’équations obtenu permet de déterminer la formulation qui optimise le rapport coûts/performances.Un outil numérique regroupant ces résultats est développé. Il nécessite de renseigner un ensemble de données (squelettes granulaires, masses volumiques réelles, coûts, etc.), ainsi que les exigences de consistance et de performances mécaniques. Il propose alors la formulation optimisant le rapport coûts/performances. Celle-ci peut ensuite être testée à échelle réduite sur des cubes car les résultats ont permis de relier les performances mécaniques des cubes et des blocs.

  • Titre traduit

    Development of a methodology to mix proportioning immediate dry cast concretes


  • Résumé

    Construction’s sector is knowing an important mutation and is confronted with unpresented stakes with major importance for next decades: population growth and needs in accommodation and infrastructures, climate change, uses of durable and natural resources, societal expectations from consumers as well as territorial’s stakeholders. Concrete precast industry is strongly enlisted to answer at these news needs, for the constructive systems proposed as well as for the production processes of concrete’s products. The stake is especially important for concrete masonry units with a production in France in 2017 of 6.7 million tons. These products are realized using press which compact concrete with vibration and pression. Blocs are made of dry cast concrete with average air content between 7 and 15%. Today, formulation methodologies are adapted to delayed demoulding products and so not made for bloc concrete.This thesis aims to develop a formulation methodology adapted to blocs and to their process, in order to optimize their performances in economic conditions. This implies disposing of robust tools able to determine optimal proportions for each constituent, considering process specifications. Especially, it is necessary to use an optimized aggregates mix.The formulation methodology developed runs through two steps. The first one consists in choosing the aggregates mix with maximal packing density. The second one determines other constituents volumes (cement, efficient water, air and addition) according to consistency and mechanical performances requirements. The compressive packing model (F.de Larrard) is adapted to dry aggregates mix casting with vibrating press in a bloc mold. Results also make it possible to connect fresh and hardened properties to the formulation of dry cast concretes. Solving the system of equations gives the formulation optimizing the ratio costs/performances.


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