Cette étude porte sur une modélisation statistique des effets de cinq paramètres intrinsèques de la composition des mélanges. L'étude selon un plan factoriel permet aussi de comprendre les effets couplés de ces cinq paramètres sur le comportement rhéologique et la stabilité. Le programme expérimental de cette thèse a été réalisé sur des bétons et sur des Mortiers de Bétons Équivalents (MBE) avec des essais de validation sur béton. Les résultats obtenus montrent que les AC [agents colloïdaux] ont effectivement permis d'améliorer la stabilité du béton car les particules de ciment utilisées, en présence d'additif polymère (SP), forment une suspension instable dans l'eau. L'étude des paramètres rhéologiques montre que l'effet de la cellulose est spécialement accentué sur la viscosité, celui des polysaccharides et de l'amidon sur le seuil de cisaillement. L'étude des performances des AC sur un système à base de CaCO[indice inférieur 3] a amélioré la compréhension de leur fonctionnement dans la matrice cimentaire. Il a été montré aussi que la stabilité et la rhéologie d'un système dépendent en partie de la réactivité de la phase solide. L'incorporation d'un AC n'affecte pas les résistances à la compression à 24 heures par rapport au mélange témoin (sans AC). Les mélanges réalisés avec le Diutan et l'amidon ont montré des résistances à la compression à 24 heures plus importantes que celles obtenues avec le Welan gum et la cellulose. Les résultats avec les AT ont montré que pour un dosage en SP et un rapport E/L fixes, l'incorporation des AT diminue la fluidité. Les fibres synthétiques ont montré une efficacité plus élevée par rapport au propylène sur la diminution de l'étalement. La bentonite n'a montré aucune influence sur la viscosité plastique, mais elle a fortement augmenté le seuil de cisaillement pour tous les dosages étudiés. Au contraire, les fibres ont eu une action importante sur la viscosité plastique. Leurs effets sur le seuil de cisaillement ont été nuls jusqu'à un dosage élevé. L'incorporation du propylène améliore les deux paramètres (la viscosité et le seuil) pour tous les dosages sélectionnés. Le comportement thixotropique des mélanges a été aussi évalué. La thixotropie est fortement reliée aux types et dosages des AV. Il a été montré que les AC à base de polysaccharide augmentent fortement la thixotropie dans les deux systèmes (ciment et CaCO[indice inférieur 3]) par rapport au Cellulose et à l'Amidon. Le Bentonite et le Propylène ont aussi montré des valeurs élevées de la thixotropie par rapport aux fibres synthétiques. L'étude de combinaisons d'AC/AT et AC/AC montre que l'utilisation des deux AV de même mode de fonctionnement (tels que les Polysaccharides) n'entraîne pas de changement considérable quant aux propriétés recherchées. La combinaison entre des AV de différents modes de fonctionnement (Polysaccharide/Cellulose) permet de modifier les propriétés des mélanges. Ceci a un effet considérable sur le rapport coût/performance. Grâce à l'utilisation du plan factoriel, il était possible d'identifier les principaux paramètres qui peuvent avoir une influence sur les propriétés des MBE. Il a permis aussi de relier les propriétés de MBE entre elles. Ces paramètres sont : le rapport E/L, le dosage en AC et en AT, le rapport S/S+G et la fluidité. Enfin, cette étude a mené à l'utilisation des AV pour stabiliser le béton de masse fluide. Ce béton est caractérisé par un étalement de 520 « 20 mm et est réalisé avec des gros granulats de taille maximale de 40 mm. Deux types de liant ont été utilisés : le premier est un ciment LH et l'autre qui est une combinaison de ciment LH avec des ajouts minéraux tels que les cendres volantes et les fillers calcaires. Les résultats à l'état durci de ces bétons ont montré des bonnes résistances vis-à-vis les essais de retrait, l'écaillage, le gel/dégel et la perméabilité aux ions chlorures."--Résumé abrégé par UMI

Ce projet porte sur l'étude d'un béton autoplaçant (BAP), qui fait partie des bétons à haute performance. Actuellement, le béton autoplaçant est très demandé dans le marché industriel suite à sa haute fluidité et principalement à sa grande déformabilité qui lui permet de se mettre en place sans aucune vibration sous l'effet de la pesanteur. Ceci a l'avantage de diminuer la main d'oeuvre ainsi que la nuisance sonore causée par la vibration comme dans le cas des bétons conventionnels. Sa bonne capacité de remplissage lui permet de se placer même dans une structure fortement ferraillée. Par contre, le coût unitaire d'un BAP est plus élevé que celui d'un béton conventionnel. Pour palier à cet inconvénient, on peut jouer sur l'optimisation et l'efficacité des composants du BAP, notamment le liant hydraulique, les ajouts cimentaires et les adjuvants chimiques (il s'agit généralement de dérivés cellulosiques, de polysaccharides ou d'amidon modifié). Ces produits, comme les fines, ont pour rôle d'empêcher le ressuage et de limiter les risques de ségrégation en rendant la pâte plus visqueuse. Mon sujet de recherche a consisté beaucoup plus en l'étude d'une comparaison du comportement et de la performance d'un BAP préparé avec différents couples d'agents viscosants-superplastifiants. Mon béton a été formulé de telle sorte que son écoulement rhéologique soit amélioré par l'utilisation de deux superplastifiants: un polynaphtalène et un polycarboxylate combinés à cinq agents viscosants. Les agents viscosants consistent en deux polysaccharides biopolymères à base de bio-gomme ayant pour caractéristiques d'être plus pseudo-plastiques, un polysaccharide anionique, un amidon modifié et le cinquième agent est un polymère dérivé cellulosique de type HPMC. Ces cinq agents viscosants joueront un rôle important dans l'ouvrabilité des BAP en lui conférant deux conditions satisfaisantes en regard de l'industrie du béton à savoir une densité maximale à l'état durci et une bonne maniabilité à l'état frais. Ces deux conditions vont faire de lui un béton très durable grâce à sa densité maximale tout en lui procurant une bonne résistance à court et long terme, ce béton sera aussi très fluide de telle sorte qu'il pourra être utilisé pour réhabiliter ou construire des ouvrages très complexes ou à accès très difficile pour la mise en place du béton. Cet objectif va s'étendre aussi à l'évaluation des effets que vont exercer ces agents viscosants sur le comportement du béton autoplaçant du point de vue maniabilité et propriétés mécaniques. Également, d'autres ajouts cimentaires ont été incorporés dans le béton à savoir le filler calcaire. et le laitier des hauts fourneaux. Ces derniers auront aussi une influence significative sur les propriétés rhéologiques du BAP telles que la stabilité et la résistance à la compression. En effet la garantie de la performance passe souvent par la possibilité de modifier légèrement certains paramètres de composition tels que les dosages en eau ou/et en adjuvant pour tenir compte de changements incontournables tels que l'ambiance climatique. Enfin, mon projet est la continuation d'autres travaux de recherche déjà entrepris dans le mime domaine, dans le béton deux types de fillers calcaires et d'autres ajouts cimentaires tels que (cendre volante, fumée de silice, laitiers de haut-fourneau).

Cette étude vise une meilleure compréhension du mode d'action des agents viscosants utilisés dans le béton afin d'améliorer sa stabilité face à la sédimentation et au ressuage. Ces produits sont utilisés dans les bétons autoplaçants, dans les ouvrages coulés sous l'eau et dans les coulis d'injection. lls servent à maintenir l'homogénéité que ce soit lors de la mise en place (stabilité dynamique), ou une fois que le béton est placé (stabilité statique). Cette étude s'est portée sur la stabilité statique et les adjuvants chimiques utilisés pour l'assurer. Ces adjuvants sont généralement des polymères naturels ou semi-synthétiques de très grande taille parmi lesquels on retrouve des gommes, des celluloses modifiés et des amidons modifiés. Ils servent principalement à augmenter la viscosité de la solution. Cette augmentation de la viscosité ralentit la sédimentation de façon à ce qu'il n'y ait pas de ressua ge visible jusqu'à la prise du béton. Certains des adjuvants, notamment les gommes, agissent par adsorption sur les particules et par pontage des particules créant une structure tridimensionnelle. Cette structure permet de ralentir la sédimentation et augmente le seuil de cisaillement de la pâte et des bétons. D'autres, comme les polyéthylène glycols, s'adsorbent peu ou pas et agissent seulement par la croissance de viscosité et possiblement par l'enchevêtrement de chaînes de polymère. ll a été observé que les agents viscosants ne stabilisent pas les suspensions inertes mais ralentissent seulement la sédimentation. La stabilisation apparaît dans les systèmes réactifs, comme le ciment, lorsqu'une structure forte se développe et s'oppose à toute migration des particules. Un autre aspect qui a été mis en évidence est l'incompatibilité qui peut survenir entre des adjuvants tels les superplastifiants et les agents viscosants. Cette incompatibilité a été observée dans le passé mais jamais expliquée auparavant. Dans cette étude deux types d'incompatibilité ont été démontrés et expliqués.