Depuis plusieurs années, le béton projeté a été utilisé pour la stabilisation des talus et le renforcement des structures dégradées. À ce jour, il est également utilisé pour construire des éléments complets tels que des murs de refend, colonnes, coquilles minces, revêtements de tunnels et poutres. Cependant, depuis quelques années, les ingénieurs en structures ont soulevé une préoccupation particulière concernant la qualité d'enrobage des barres d'armature. En effet, des imperfections peuvent être créées spécifiquement derrière les barres d'armature si le béton n'est pas projeté correctement ce qui pourrait provoquer la rupture prématurée des éléments structuraux. Essentiellement, peu de recherche a été faite à ce sujet et les recommandations courantes reposent sur des fondements entièrement empiriques servant uniquement à évaluer la qualité de l'enrobage de barres d'armature des carottes des panneaux de caractérisation. Cette étude a pour but d'augmenter les connaissances scientifiques concernant la réduction de l'adhérence entre les barres d'armature et le béton causé par ces imperfections afin d'inclure ce phénomène dans les guides destinés à l'inspection et à la conception des structures en béton projeté. Pour contrebalancer la perte d'adhérence, le cas échéant, des facteurs de modification pour l'équation de la longueur de développement des barres d'armature en traction est proposée. À cette fin, l'étude présente une phase expérimentale, une phase de modélisation et finalement une phase analytique. La phase expérimentale inclut des éprouvettes de type « pull-out » faites en béton projeté et en béton coulé ayant des vides artificiels (pour recréer les imperfections parfois observées en béton projeté). Des éprouvettes de type « beam-end » coulées avec des vides artificiels ont également été testées. La phase de modélisation inclut seulement des éprouvettes de type « beam-end » et les principaux résultats étudiés comportent la charge maximale et le type de rupture des éprouvettes, lesquels se sont montrés influencés principalement par la longueur transversale des vides (périmètre non-adhéré) et le recouvrement du béton. Les résultats ont permis d'établir des périmètres non-adhérés limites pour lesquels une rupture par déchaussement pourrait survenir. Cependant, puisqu'une certaine perte d'adhérence a été observée même avant les limites établis, la phase analytique a permis de proposer des facteurs de modification pouvant être utilisés avec l'équation de la longueur de développement. Ainsi, des recommandations ont été développées pour permettre aux ingénieurs de prendre des décisions concernant l'intégrité des structures pendant les inspections ou d'inclure le béton projeté lors de la conception de ces structures si des vides sont relevées ou susceptibles d'être créés derrière les barres d'armature. / For many years, shotcrete (sprayed concrete) has been used for slope stabilization and the reinforcement of degraded structures. Nowadays, it's also used to build full-depth structural reinforced concrete elements such as shear walls, columns, thin shells, tunnel linings and girders. However, concerns regarding the encapsulation quality of the reinforcing bars have been raised by structural engineers. Indeed, imperfections could be created specifically behind the reinforcing bars if concrete is inappropriately sprayed which could cause the premature failure of structural elements. Essentially, very little research has been completed on the subject and the current guidelines rely completely on empirical evidence which serves only to evaluate the encasement quality of reinforcing bars from cores taken from pre-construction panels. This study aims to increase the scientific understanding regarding the bond stress reduction between reinforcing bars and concrete caused by the presence of such imperfections in order to include this phenomenon in the current inspection and design guidelines for shotcrete structures. To counteract the bond stress loss, if any, modification factors to be used in conjunction with the development length equation of reinforcing bars in tension is proposed. To do so, the study includes an experimental, a modeling and lastly an analytical phase. The experimental phase includes sprayed as well as cast in-place with artificial voids (to recreate the imperfections observed when shotcrete is incorrectly applied) "pull-out" specimens. Cast in-place "beam-end" specimens with artificial voids were also studied. The modeling phase only includes "beam-end" specimens and the main studied results were the ultimate load and the mode of failure of the specimens which were found to be mainly influenced by the transversal length of the voids (or un-bonded perimeters) and the concrete cover. The results allowed to establish un-bonded perimeters limits beyond which a possible reinforcing bar pull-out failure could occur. However, since a certain bar stress loss was still observed even below the limits established, the analytical phase served to propose modification factors to be used in conjunction with the development length equation. Thus, important guidelines have been created for structural engineers allowing them make decisions regarding the integrity of shotcrete structures during the inspection phase or to take into account shotcrete during the design phase of structures if imperfections are observed or are susceptible to be created behind the reinforcing bars.

Le virage technologique débutant dans le secteur du génie civil a permis la création d'outils et de procédés tournés vers le numérique et l'automatisation. Le béton projeté, qui comprend un grand potentiel d'automatisation, ne doit pas faire exception à la règle puisque l'avancement et l'optimisation des méthodes de production sont clairement poussés en avant par cet élan technologique. Le Laboratoire de béton projeté de l'Université Laval travaille depuis plus de 15 ans sur plusieurs initiatives de recherche visant à comprendre et à améliorer la méthode de mise en place qu'est le béton projeté. Sur cette base de réflexion, un effort de recherche visant à réduire le rebond et à automatiser le procédé par voie sèche avec un bras robotisé a été lancé avec le projet SPARO. Le présent projet de recherche se place dans sa continuité directe, et il s'articule autour de 4 axes principaux : optimisation et compréhension du phénomène de rebond, étude de l'influence de l'automatisation du procédé sur les propriétés du béton projeté durci, amélioration de l'autonomie du procédé et enfin, développement d'une assistance au lancier. La première partie du projet contribue à la compréhension des interactions entre les différentes trajectoires et le rebond, notamment avec l'utilisation de la trajectoire dite planétaire. Elle présente des valeurs de rebond remarquablement faibles et proches de celles obtenues usuellement par voie humide; elle apporte le concept de rebond fondamental du matériau et génère moins de rebonds que la trajectoire « classique » largement adoptée par les lanciers. L'hypothèse soutenue est que la trajectoire optimale est celle qui, pour une consigne d'épaisseur donnée, couvre une surface de taille maximale, tout en s'assurant que chaque portion de cette surface soit impactée, ou excitée, en permanence de façon à dépasser une fréquence énergétique critique du substrat, facilitant la capture des particules. L'étude des propriétés du béton projeté à l'état durci souligne que la technique de mise en place a un effet important sur la résistance en compression. Une diminution de 7% est observée entre la méthode automatisée et un projeteur traditionnel; en revanche, aucun changement n'a été observé pour la porosité. Dans la contribution à l'automatisation globale du système, l'utilisation de la vision numérique a montré des résultats très satisfaisants. Une méthode automatique de mesure de l'épaisseur projetée et de sa correction a été développée à l'aide d'un capteur LIDAR. En parallèle, l'adaptation de certains capteurs a permis de développer un système d'aide au lancier, offrant des renseignements sur l'angle et la distance de la lance par rapport à la surface projeté. / The technological transition in civil engineering has led to the creation of tools and processes oriented towards digitalization and automation. Shotcrete, which presents a great potential for automation, should not be an exception to the trend since the advancement and optimization of production methods are clearly pushed forward by this technological boom. The Shotcrete Laboratory of Université Laval has been working for more than 15 years on several research initiatives in order to understand and improve the shotcrete process. On this basis, a research initiative aimed at reducing rebound and automating the dry process with a robotic arm was launched with the SPARO project. The present research project is in direct continuation. It is organized around 4 main axes, with the optimization and the comprehension of the phenomenon of rebound, the study of the influence of the automation process on the properties of the hardened shotcrete, the improvement of the process's autonomy and, finally, the development of nozzleman assistance. The first part contributes to understanding the interactions between the different nozzle trajectories and rebound, especially with the use of the so-called planetary path. It shows remarkably low values of rebound, close to the one usually obtained with wet-mix shotcrete. It brings the concept of fundamental rebound of the materials and generates less rebound than the "classical" trajectory widely adopted by nozzlemen. The hypothesis supported is that the optimal trajectory is the one that, for a given thickness, covers a surface of maximum size, while ensuring that each portion of this surface is constantly impacted, or excited, so as to exceed a critical energy frequency of the substrate, faciliting the capture of incoming particles. The study of the hardened concrete's properties underlines that the placement technique has an important effect on the compressive strength. A decrease of 7% is observed between the automated method and a traditional sprayer, on the other hand, no changes were observed concerning the porosity. In the contribution to the overall system's automation, the use of computer vision showed very satisfying results. An automatic method for measuring the sprayed thickness and its subsequent corrections has been developed using a LIDAR sensor. In parallel, adapting certain sensors package has made possible the development of a nozzlemen's assistance, giving information on the nozzle’s angle and distance with regards to the sprayed surface.

Parmi les phénomènes complexes entourant la mise en place du béton projeté, les pertes par rebond du matériau restent au centre des préoccupations. Malgré des améliorations en matière de composition des mélanges et de formation des lanciers, aucune étude ne permet d’évaluer réellement l’effet du type d’équipement et de procédé utilisé sur la qualité du matériau et sur le rebond. À ce jour, la compréhension des mécanismes de rebond repose sur un seul modèle valide uniquement à l’échelle locale d’un granulat. Dans ce contexte, le présent projet s’est attardé à caractériser et étudier davantage les phénomènes contrôlant la mise en place du matériau à l’échelle du jet. Le projet s’est articulé autour de deux axes de recherche visant à caractériser les phénomènes de projection du matériau à la sortie de la lance, pour ensuite s’intéresser aux phénomènes intervenant lors de l’impact du matériau. À l’échelle de la particule, un modèle 1D basé sur la seconde loi de Newton a été développé et a permis d’identifier clairement les paramètres contrôlant l’accélération des particules dans un jet d’air comprimé. L’utilisation d’un système d’imagerie haute vitesse a permis de caractériser pour la première fois le champ des vitesses d’impact produit par 3 types de lances industrielles, et d’en établir l’expression analytique. Pour compléter l’étude des phénomènes de projection, de nouveaux dispositifs expérimentaux ont permis de révéler la distribution spatiale du débit de matériau dans le jet et sur la paroi. L’accumulation en temps réel du matériau et sa consolidation lors de son impact ont également été caractérisées en utilisant un dispositif d’imagerie haute vitesse. Au final, l’étude démontre clairement que les conditions de sortie du matériau au niveau de la lance contrôlent de manière importante l’uniformité des conditions d’impact (vitesse, énergie) et influencent par conséquent celle de la mise en place et de la compaction du matériau sur la paroi. En plus de fournir un nombre important d’outils expérimentaux et d’analyse, cette étude propose une approche novatrice de l’étude du procédé et offre de multiples perspectives de recherche pour des projets futurs. / Among the complex phenomena involved in the placement of shotcrete, material losses through rebound remains an important preoccupation. Despite efforts in mixture design improvements and nozzleman training, there are no studies available that truly evaluate the effect of equipment and placement process on the in-place shotcrete quality and the associated rebound. To this day, our understanding of rebound mechanisms is based on a single model validated only at the aggregate scale. In this context, the present study is aimed at further characterizing and studying the phenomena controlling shotcrete placement at the spray scale. The study is organized around two main aspects: characterising the spraying phenomena at the exit of the nozzle and studying the impact of material on the receiving surface. At the particle scale, a 1D model based on Newton's second law has been developed and has made it possible to clearly identify the parameters controlling the acceleration of particles in a compressed air stream. The use of a high-speed imaging system characterized, for the first time, the velocity fields generated by three different nozzles and proposed the relevant analytical expressions. To complete the study on the spraying phenomena, innovative experimental setups have helped reveal the spatial distribution of the material in the spray and on the receiving surface. The accumulation and consolidation of material on impact has also been illustrated using the high-speed imaging system. In conclusion, the study demonstrates clearly that the conditions prevailing at the exit of the nozzle have a significant effect on the uniformity of the impact conditions (velocities, energy) and will consequently influence those of placement and consolidation of the material on the receiving surface. As well as offering a number of important experimental and analytical tools, this study proposes an innovative approach for the study of the shotcrete process and offers multiple future research perspectives.

Ce mémoire est consacré à l’étude du comportement des bétons projetés en condition de mouvement libre et restreint. Il traite de la problématique de fissuration des bétons de réparation et globalement, s’attaque à la durée de vie des ouvrages en béton. Les bétons de réparation développent d’importantes contraintes de traction internes lorsqu’ils sont soumis à des sollicitations hydriques de séchage. Si aucune attention n’y est portée, cet accroissement de contraintes internes peut mener à la fissuration de l’élément. C’est pour évaluer le potentiel de fissuration des bétons projetés que ce projet propose une adaptation de la méthode d’essai de l’anneau de retrait restreint AASHTO PP34-99. En premier lieu, le mémoire aborde l’état des connaissances actuelles nécessaires à la compréhension de cette étude. Il est question des principaux phénomènes à l’origine des changements volumétriques et de la méthode d’essai utilisée. Ensuite, une étude d’adaptation et de validation de l’essai est présentée, suivie de l’évaluation de plusieurs leviers influant sur le bilan des déformations des bétons projetés. Finalement, par des simulations de réparation en laboratoire, on tente de confirmer le rôle essentiel de certains paramètres de conception des mélanges. / This project was carried out at Laval University and aim to measure volume changes in shotcrete. Premature repair work deterioration has become a major focus in the last two decades. This study was undertaken to ensure an improvement in the shotcrete repair work in order to avoid the most common concrete pathology, cracking. The performance of a repaired concrete structure, and thus its service life, depends on the quality of the composite (the repair material) and the existing substrate. When subjected to drying, the restrained composite undergoes significant internal stress increase that couldin many casesleads to the development of tensile cracks. This study validates the use of the restrained ring test AASHTO PP34-99 to evaluate the sensitivity to cracking of shotcrete repair materials. The document is divided into several sections. In the first place, an introduction of the volume changes in concrete brings the basic language and knowledge necessary to understand this study. Secondly, there is a discussion on the proposed modified method (and its validation) used to produce reliable test results. Following this, many concrete mixtures are tested in order to evaluate the major factors affecting crack sensitivity of shotcrete materials where half of them are tested in a so-called real repair work.

Le béton projeté est un procédé versatile de mise-en-place particulièrement adapté aux besoins de l’industrie moderne de la construction. Quand le béton projeté est spécifié pour des travaux de construction ou de réparation, le matériau doit souvent rencontrer les exigences en termes de résistance en compression, d’absorption après ébullition ou de pénétrabilité aux ions chlorures. Quoique relativement rapides et peu coûteux, ces essais ne permettent pas d’évaluer la durée de vie du matériau, ni de tenir compte des conditions d’exposition environnementales. Cette situation est problématique pour les fournisseurs et utilisateurs de béton projeté qui œuvrent à améliorer la qualité des mélanges. Il existe peu d’information traitant de l’influence du mélange initial et des paramètres de projection sur la durabilité du béton projeté. Ce projet de recherche vise à continuer l’étude des propriétés de transport du béton projeté afin de modéliser la réponse du matériau aux espèces ioniques en milieu agressif. / Shotcrete is a versatile placement process particularly well adapted to the needs of the modern construction industry. When shotcrete is specified for construction or repair work, the material must oftentimes meet a required compressive strength, boiled water absorption or chloride ion penetrability. Although relatively swift and cost-efficient, these tests do not provide an exact assessment of the potential service life provided by the mixture and do not consider the environmental exposure conditions affecting the concrete. This brings sizeable challenges to shotcrete mixture designers attempting to improve the quality of their mixtures. There is currently little information on the influence of the initial mixture design and the shooting parameters on shotcrete durability. This research project aims to continue the study of the transport properties of shotcrete to model the ingress of ionic species into the material in an aggressive environment.

La recherche dans le domaine des matrices cimentaires nouvelles est très active aujourd’hui et elle s’intéresse à divers aspects comme les temps de prises contrôlés, le développement des résistances mécaniques rapide ou encore la rhéologie adaptée. Des études récentes ont permis de mettre de l’avant de nouveaux systèmes cimentaires non traditionnels, incorporant des ciments d’aluminate de calcium, de phosphate de magnésium, de sulfoaluminate de calcium ou encore un mélange de plusieurs bases cimentaires. Les matrices à base de ciment Portland (OPC), de ciment d’aluminate de calcium (CAC) et de sulfate de calcium ( ̅) ont démontré un développement des résistances mécaniques en bas âge très rapide. Cependant, ce type de liant mélangé présente des problèmes de maniabilité rendant ce système difficilement compatible avec le béton coulé en place. Le premier objectif de ce projet vise à contourner ce problème en utilisant le béton projeté par voie sèche comme méthode de mise en place. En effet, puisque le contact eau-ciment survient immédiatement avant la mise en place, le problème de la maniabilité déficiente est évité. Il faut cependant rester vigilant car les mélanges OPC-CAC- ̅ présentent un comportement expansif incontrôlé s’ils sont mal proportionnés. En parallèle à cet objectif de hautes résistances mécaniques à jeune âge, un paramètre d’étude additionnel est l’incorporation de fibres au mélange de béton projeté par voie sèche afin d’atteindre un comportement en flexion de type écrouissant. Les résultats obtenus démontrent qu’il est possible de mettre au point un mélange de béton projeté par voie sèche basé sur une matrice OPC-CAC- ̅ qui permet une projection avec un équipement de projection conventionnel. Un béton projeté ayant une résistance d’environ 10 MPa à 1h, 30 MPa à 3h et atteignant sa résistance finale de 50 MPa en une seule journée a été produit dans le cadre de ce projet. Cependant, cette étude met également de l’avant la grande variabilité et sensibilité de ces matrices ternaires. Une variation d’aussi peu que 1,5% de la teneur en sulfate de calcium peut engendrer des variations de résistances en compression de près de 20 MPa. La mise en place de béton projeté par voie sèche à haut volume de fibre s’est avérée impossible avec l’équipement utilisé. / Research in the field of emerging cementitious materials is very active nowadays and is focusing on various aspects such as controlled setting time, rapid strength gain and adapted rheology. Recent studies have brought forward non-traditional cementitious material systems, incorporation calcium aluminate cement, magnesium phosphate cement, calcium sulfoaluminate cement or blends of several cements. Blended cements composed of ordinary Portland cement (OPC), calcium aluminate cement (CAC) and calcium sulphate ( ̅) have shown very rapid gain in early mechanical strength. However, this type of blended binder also exhibits very difficult workability that limits its use in regular cast in-place concrete applications. The first objective of this research project is to bypass this problem using dry-mix shotcrete as a placement method. Since the contact of water-cement occurs immediately before the placement, workability problem are avoided. However, the use of these binders requires vigilance because the OPC-CAC- ̅ mix may show an uncontrolled expansive behaviour if incorrectly formulated. To complement this objective of high early-strength, an additional study parameter is the possible incorporation of fibres in dry-mix shotcrete in order to obtain a flexural strain-hardening behaviour. Results show that it is possible to design a dry-mix shotcrete based on OPC-CAC- ̅ binder that allows proper placement with conventional shotcrete equipment. A shotcrete with a compressive strength of 10 MPa at 1h, 30 MPa at 3h and reaching its final strength of 50 MPa in a single day has been produced in this project. However, this study also brings forward the variability and sensitivity of this kind of binder. A variation as low as 1,5% of the calcium sulphate content can create a variation in the compressive strength of nearly 20 MPa. The placement of dry-mix shotcrete containing high volume of fibres was unfortunately impossible with the equipment used.

Au cours des 20 dernières années, le béton projeté a fait l'objet de plusieurs recherches portant particulièrement sur la compostions des mélanges. En parallèle, tous s'entendent pour dire que la qualité du matériau en place dépend grandement de l'expérience du lancier et de sa technique de mise en place. Les connaissances et données scientifiques entourant le processus de mise en place et la compaction du béton projeté étant limitées, ce projet de recherche est dédié à l'étude des paramètres de projection. L'objectif de cette étude consiste à comprendre et quantifier l'influence des différents paramètres de projection sur les propriétés du béton projeté à l'état frais et durci. Afin de mieux saisir le phénomène de compaction, il est essentiel d'étudier et de quantifier la formation des vides de compaction présents dans le béton projeté; une méthode expérimentale simple a été mise au point pour évaluer cette grandeur. Un volet de cette étude est également consacré au comportement isotrope du béton projeté. Les nombreux résultats sont très intéressants et font ressortir non seulement d'importantes différences dans le processus de mise en place entre le béton projeté par voie sèche et le béton projeté par voie humide, mais aussi entre les mélanges contenants ou non de la fumée de silice. En effet, la présence de vides de compactage, l'absorption d'eau et les résistances en compression sont des propriétés qui sont toutes influencées par le procédé de projection et la présence de fumée de silice. De plus, pour tous les mélanges produits au laboratoire, la résistance en compression semble être une propriété isotropique.

L’intérêt envers le développement durable s’est accru dans les dernières décennies avec la découverte de sérieux défis environnementaux. D’autre part, des recherches récentes dans le domaine du béton projeté ont contribué à la transition vers des mélanges permettant de répondre à ces nouveaux défis. Dans ce contexte, ce projet de recherche vise à développer et étudier plusieurs mélanges de béton projeté à valeurs environnementales ajoutées afin d’offrir à l’industrie des alternatives aux mélanges conventionnels. D’abord, des mélanges à haute efficience contenant des agents rhéologiques ont été évalués afin de réduire les pertes liées au rebond en béton projeté. L’aluminosilicate de magnésium (ASM) a réduit le rebond d’environ 10%, mais a généré des problèmes de résistance et de durabilité liés aux rapports E/L élevés. L’ajout de superplastifiant a augmenté le rebond de plus de 20% puisqu’il ne permettait pas d’augmenter la teneur en eau du béton sans affecter sa stabilité. La gomme de diutane n’a pas semblé être activée dans la projection par voie sèche. Des mélanges préhumidifiés ont été testés afin d’améliorer l’effet des agents, mais le rebond a été augmenté avec cette technique. Par ailleurs, des mélanges contenant des matériaux de postconsommation difficilement recyclables ont été évalués dans le but de minimiser les besoins en ressources naturelles. L’utilisation de granulats de plastique et de caoutchouc en remplacement de 20% du volume granulaire a diminué la résistance en compression du béton de 40% et 60%, respectivement, mais leur utilisation dans l’industrie est possible. L’élasticité et l’électricité statique des particules de caoutchouc a entraîné une diminution significative de la génération de poussière de projection. Le module d’élasticité faible et le caractère ductile du plastique et du caoutchouc donne au béton projeté un potentiel d’absorption d’énergie élevé qui pourrait être multiplié en présence de fibres. Finalement, le potentiel des mélanges développés a été évalué à l’aide d’une analyse économique et environnementale développée à partir de paramètres d’influence en béton projeté, des propriétés des mélanges et des coûts unitaires. Le mélange avec ASM s’est particulièrement démarqué avec une réduction des coûts conventionnels de 7% et une réduction des émissions de CO₂ de 26%. / Interest in sustainable development has increased in recent decades with the discovery of serious environmental challenges. On the other hand, recent research in the field of shotcrete has contributed to the transition to mixtures that better meet these new challenges. In this context, this research project aims to develop and study several mixtures of shotcrete with environmental value added in order to offer alternatives to conventional mixtures to the industry. First, high efficiency mixtures containing rheological agents were evaluated to reduce the losses associated with the rebound of shotcrete. Magnesium aluminosilicate (ASM) reduced the rebound by about 10%, but resulted in problems of strength and durability related to high W/B ratios. The superplasticizer increased the rebound by more than 20% because it was impossible to increase the concrete’s water content without affecting its stability. Diutan gum did not seem to be activated in the dry-mix shotcrete process. The mixtures were then tested with predampening to improve the effect of the agents, but the rebound was increased with this technique. In addition, mixtures containing post-consumer materials hardly recycled have been evaluated in order to minimize the need for natural resources. The use of 20% plastic and rubber aggregates in substitution of the aggregate volume resulted in a loss of the concrete’s compressive strength of 40% and 60%, respectively, but their use in industry is possible. The elasticity and static electricity of the rubber particles resulted in a significant decrease in dust emission. The low modulus of elasticity and the ductile properties of the plastic and the rubber give shotcrete a high energy absorption potential which could be multiplied in the presence of fibers. Finally, the potential of the mixtures was evaluated with an economic and environmental analysis based on shotcrete influence parameters, mixtures properties and unit costs. The performance of the mixture containing ASM was particularly good with a reduction in conventional costs of 7% and a reduction of CO₂ emissions of 26%.

Depuis la première certification de lancier de béton projeté tenue par l’American Concrete Institute (ACI) au printemps 2001, ce programme de certification gagne continuellement en popularité. La certification des lanciers consiste à s’assurer que les lanciers sont en mesure de manipuler les équipements de projection de façon sécuritaire et d’appliquer le béton projeté de façon adéquate. Une partie importante de la certification consiste à évaluer l’enrobage des aciers d’armature sur des carottes prélevées d’un panneau rempli de béton projeté par le lancier. L’enrobage est jugé adéquat, ou non, par un évaluateur reconnu de l’ACI, selon une évaluation qualitative basée sur des paramètres reliés à la présence de vides ou de défauts derrière les barres d’armature. Toutefois, il existe peu d’information objective sur l’effet de la qualité d’enrobage. Ce mémoire présente des résultats expérimentaux portant sur l’évaluation des effets des défauts d’enrobage sur la durabilité et les propriétés structurales d’un ouvrage en béton projeté. Plus particulièrement, l’effet des défauts d’enrobage sur l’initiation de la corrosion des barres d’aciers d’armature et sur les propriétés d’adhérence de l’acier d’armature dans le béton est évalué. La consistance de projection (quantité d’eau ajoutée à la lance), l’épaisseur de recouvrement, les types de défaut créés derrière la barre par une mauvaise projection ont une importance majeure sur les propriétés d’un ouvrage en béton projeté. / Since the first shotcrete nozzleman certification held by the American Concrete Institute (ACI) in the spring of 2001, the program has continuously grown in popularity. The nozzleman certification consists of making sure that the nozzle operator are capable of operating shotcrete equipments and apply shotcrete in a safe and effective manner. A significant part of the certification program consists of evaluating the rebar encasement on specific core extracts from shotcrete panels. Encasement is considered adequate or not by an examiner accredited by the ACI, according to a qualitative evaluation based on established parameters such as the presence of voids or defaults behind bars. However, there is a limited amount of objective information available to determine what is acceptable or not as for the quality of an encasement. This document presents experimental results relating to the evaluation of the effects of defects on durability and structural properties of a shotcrete application. More particularly, the effect of a poor quality encapsulation on the initiation of corrosion of reinforcing bars and on the properties of the bond between reinforcing steel and shotcrete are visited. The shotcrete’s consistency (amount of water added at the lance), the concrete cover thickness, the types of defects created behind the bar by a poor workmanship have a major importance on the properties of a shotcrete work.

La fissuration du béton à jeune âge est encore aujourd'hui un problème répandu dans les différents ouvrages et les moyens de s'en affranchir sont parfois difficiles à identifier. Un béton à faible E/C par exemple, aura une grande résistance mécanique, mais présentera cependant un retrait plus rapide. En condition de mouvement restreint, ce qui est le plus fréquent, les contraintes induites par ce retrait peuvent rapidement atteindre un niveau critique et conséquemment, générer de la fissuration. Le béton projeté n'échappe pas à cette réalité; son contenu généralement riche en ciment combiné à une mise en place unique peuvent le rendre encore plus vulnérable à la fissuration. Ce mémoire se consacre donc à l'étude du comportement déformationnel du béton projeté et à l'amélioration de sa résistance vis-à-vis de la fissuration causée par le retrait restreint. Afin de bien cerner l'impact des différentes composantes et caractéristiques du béton, l'étude expérimentale a été divisée en trois parties. La première repose sur l'étude du béton à son état le plus simple, soit des mélanges ne comportant que des granulats, du ciment et de l'eau. La seconde partie traite des bétons avec ajouts cimentaires (fumée de silice et cendre volante) tandis que la dernière phase porte sur l'effet des adjuvants réducteurs de retrait et des polymères. Les résultats obtenus permettent de bien illustrer l'effet des différents paramètres sur la sensibilité à la fissuration. / Early age concrete cracking is still today a widespread problem in various structures and the means to overcome it completely are sometimes difficult to identify. A low W/C concrete, for example, will have high mechanical strength, but will nevertheless undergo faster shrinkage. In restricted conditions, which is mostly the case on site, the stresses induced by this shrinkage can quickly reach a critical level and consequently generate cracking. Shotcrete is no exception to this reality; its generally high cement content combined with a unique placement method can make it even more vulnerable to cracking. This thesis is therefore devoted to the study of the deformational behavior of shotcrete and to the improvement of its resistance to cracking caused by restricted shrinkage. To clearly identify the impact of the different components and characteristics of the concrete, the experimental study was divided into three parts. The first is based on the study of concrete in its simplest state, i.e., mixtures comprising only aggregates, cement and water. The second part deals with concretes with cementitious additions (silica fume and fly ash) while the last phase deals with the effect of shrinkage-reducing admixtures and polymers. The results obtained make it possible to clearly illustrate the effect of the various parameters on the sensitivity to cracking.