L'utilisation de béton autoplaçant (BAP) à haute performance a eu récemment une forte progression dans les pays du Golfe Persique, où des grands projets sont en plein essor. La demande du marché prescrit une fluidité très élevée qui se maintient pendant le transport du BAP, et ceci dans des conditions climatiques chaudes. Une résistance élevée à jeune âge est exigée pour faciliter l'avancement des travaux. Le critère de durabilité est imposé afin de lutter contre la grande teneur en sulfate dans le sol et en chlore. L'objectif de l'étude démarrée en été 2006 était d'évaluer la performance des différents BAP préparés avec trois différents types de liant (5% SF + 25% S, 5% SF + 50% S et 70% S), deux E/L (0,32 et 0,38) et deux types de SP (PCP et PNS). Deux températures de mûrissement ont été choisies, l'une chaude (35 [degré]C) et l'autre conventionnelle (20 [degré]C). Enfin, les échantillons ont été soumis à quatre modes (le mûrissement humide de 1 à 13 jours, suivi par un mûrissement à l'air. Les résultats ont montré que, la demande en SP augmente significativement avec la température du béton. La perte de maniabilité était gouvernée par la teneur en SP. La substitution du ciment par du laitier de 25% à 50%, n'a pas pénalisé la résistance à jeune âge dans les conditions chaudes où l'énergie d'activation augmente avec la teneur en laitier. L'élévation de la température a augmenté considérablement la résistance à jeune âge sais diminuer la résistance à 56 jours. Cette dernière, a augmenté remarquablement durant les deux premiers jours de cure humide (3C). Une cure humide prolongée au-delà de 3C a accru minablement la résistance à 56 jours et diminue à peine, la charge totale du KCl.L'utilisation de 5% de la fumée de silice a abaissé la charge totale du KCl à 56 jours à 1000 Coulomb. L'effet du E/L sur la porosité était plus grand que celui de la durée de cure humide.

Le béton autoplaçant fut l'innovation technologique dans le domaine du BTP (Bâtiment et Travaux Public) depuis ces dernières décennies. Grâce à ses atouts (facilité de mise en oeuvre et réduction de coût), il est très utilisé dans les grandes constructions. Cependant, le contrôle du retrait de ce type de béton reste un problème majeur non résolu compromettant l'élargissement de son domaine d'utilisation (Béton Auto-Plaçant-Prêt à l'Emploi, Béton Auto-Plaçant-Pré-Fabriqué). Ce projet de recherche propose d'étudier le retrait des bétons autoplaçants à air entraîné, contenant des nouvelles molécules organiques afin de réduire les pressions internes associées aux ménisques capillaires de la matrice cimentaire. Par ailleurs, l'ajout de nouveaux adjuvants dans le béton entraîne des changements de comportements à l'état frais et durci du béton, notamment en présence d'agent entraîneur d'air (AEA), d'un agent colloïdal (AC) et d'un superplastifiant (SP). L'étude est menée en trois phases afin de pouvoir approfondir les connaissances sur le sujet et en améliorer les propriétés des BAP. La première phase consiste à étudier la compatibilité des molécules organiques anti-retraits, soit des agents réducteurs de retrait (ARR) en présence d'un AEA, d'un AC et d'un SP sur des mortiers de béton équivalent (MBE). La deuxième phase consiste à caractériser les combinaisons ARR/AEA, déduites de la phase I sur MBE. Cette partie mettra en évidence les propriétés physiques des combinaisons testées (retrait endogène et retrait de séchage). La phase III vise à comprendre les comportements des mélanges sélectionnés vis-à-vis des propriétés de durabilité. Cette investigation a permis d'enrichir les connaissances sur les ARR organiques et leurs interactions en présence de SP, d'agent viscosant (VEA), et AEA. De plus cette étude montre qu'il existe pour un intervalle de l'Hydrolic-Lipophilic Balance (HLB) et une tension de surface spécifique donnée, des molécules sondes pouvant diminuer le retrait endogène et de séchage. En outre, il a été montré que la valeur du HLB influence le dosage en AEA.

RésuméEn raison des spécificités relatives à la formulation des bétons autoplaçants (BAP) et en particulier ceux concernant leur volume élevé en pâte et la présence d'ajouts et substituts minéraux en grande quantité, leur comportement à l'état frais et à l'état durci ainsi que leur durabilité sont fortement influencés par ces deux paramètres.Certains sédiments traités acquièrent des propriétés pouzzolaniques et peuvent être utilisés en tant qu'ajouts ou substituts au ciment. Ceci peut faire de la technologie des bétons une voie privilégiée pour leur valorisation.La présente étude vise à apporter une contribution à la valorisation de la vase traitée du barrage de Chorfa et de Fergoug, (situé à l'ouest algérien) en tant que substitut minéral partiel au ciment CPA CEMI 42.5 dans la composition des mortiers et des bétons autoplaçants. Il s'agit de comparer l'influence de l'incorporation de cette vase calcinée à celle de la pouzzolane naturelle de Béni-Saf (situé, également à l'ouest algérien) dans les BAP sur leurs caractéristiques physico-mécaniques et sur leur durabilité à court, moyen et long terme.L'étude est menée sur quatre BAP, le premier à base de 20 % de pouzzolane naturelle de Béni-Saf (BAP-PZ), le deuxième et le troisième incorporant 20 % de la vase calcinée issue des sédiments de dragage du barrage de Fergoug (BAP-VF) et de celui de Chorfa (BAP-VC) et enfin un BAP témoin sans ajouts pour le besoin de comparaison.Outre l'intérêt économique que présentent les BAP à base de la vase calcinée, notre étude a montré que ces derniers représentent des performances très comparables à celles obtenues sur des BAP à base de pouzzolane naturelle (BAP-PZ).En effet, Concernant les résistances à la compression, notre étude indiquent que les BAP à base de vase ((BAP-VC) et (BAP-VF)) présentent les meilleurs résultats notamment à long terme.Les résultats des essais de l'attaque acide (HCl et H2SO4), l'attaque sulfatique (Na2SO4 et MgSO4) et de carbonatation accélérée, montrent que la vase calcinée a une influence sensiblement meilleure que celle de la pouzzolane sur les propriétés physico-mécaniques et la durabilité des bétons dans lesquels elle est incorporée.Mots clés : Barrage de Chorfa - Barrage de Fergoug –Vase calcinée – pouzzolane – BAP à base de vase – BAP à base de pouzzolane – Résistances mécaniques –Durabilité. / AbstractBecause of the specificities of self-compacting concrete (SCC), especially regarding their high volume paste content and the presence of large amounts of mineral admixtures and substitutes, the behavior in fresh and hardened state and the durability of these concretes are strongly influenced by these two parameters.Some treated sediments acquire pozzolanic properties and can be used as additions orsubstitutes to the cement. This possibility makes of concrete technology a privileged way of enhancement.The present study aims to contribute to the enhancement of the treated mud of Chorfa and Fergoug dam (situated in west of Algeria) as a mineral partial substitute for CPA CEMI 42.5 cement in the composition of an economic and preferment mortars and self-compacting concretes. The aim is to compare the influence of the incorporation of this calcined mud to the natural pozzolana of Beni Saf (situated, also in west of Algeria) in (SCC) on their physical, mechanical behavior and their durability of these concretes in short, medium and long term.The study was conducted on four SCCs, the first based on 20% natural pozzolana Beni Saf (SCC-PZ), the second based on 20% of the calcined mud of Fergoug dam (SCC-VF) and of Chorfa dam (SCC-VC) and a control SCC without additions to the need for comparison .Apart from the economic interest of the SCCs based on calcined mud, our study showed that these concretes have comparable performances to that obtained on SCC based on natural pozzolana (SCC-PZ).In fact, concerning compressive strengths, our study indicate that the SCC with calcined mud ((SCC-VC) and (SCC-VF)) present the best results especially at long termThe results of the different following tests: the acid attack (HCl and H2SO4), carbonation and sulphate attack (Na2SO4 and MgSO4) show that the calcined mud has an influence roughly better than the natural pozzolana on the physic - mechanical behavior and durability of the SCC which it is incorporated.Key words: Dam of Chorfa – Dam of Fergoug – Calcined mud – Pozzolana – SCCcontaining mud - SCC containing pozzolana – Mechanical strength –Durability.

Le climat local, le transport avec l’agitation entre l’endroit de bétonnage et le site de fabrication du béton influencent fortement les propriétés du béton frais et durci. Selon les particularités du béton autoplaçant (BAP), le maintien de l’homogénéité et l’ouvrabilité du BAP avant la mise en place est très important. Les propriétés des BAP sont généralement plus sensibles à la température et au transport par rapport à celles des bétons conventionnels. Une meilleure compréhension de l’effet de la température et de l’agitation sur la performance des BAP est nécessaire pour prévoir les conséquences du changement du climat (température) et de l’effet du transport (temps et vitesse d’agitation), puis pour donner des précautions à suivre afin de répondre à la demande des BAP pour un bon rapport performance-coût.De manière pragmatique, il s’avère nécessaire d’utiliser la méthode du mortier de béton équivalent (MBE) afin d’analyser rapidement les influences de la température et de l’agitation sur les propriétés rhéologiques, calorimétriques et mécaniques des BAP. Cinq températures (8, 15, 22, 29 et 36°C) et deux vitesses d’agitation (6 et 18 tr/min) ont été étudiées sur les MBE. Ensuite, quelques compositions spécifiques (type d’adjuvant et ajout cimentaire) ont choisies afin de vérifier avec des températures compasse entre 8 à 36°C et les agitations différentes (2 et 6 tr/min) sur les BAP destinés aux travaux de bâtiment (BAP-B) sans agent entraîneur d’air et sur des bétons semi-autoplaçant destinés aux travaux d’infrastructures (BSAP-I) avec agent entraîneur d’air. La fluidité initiale des MBE et BAP a été fixée en faisant varier la demande en SP, la température et l’agitation.Les résultats montrent qu’il y a un effet important de la température et de l’agitation sur l’efficacité des adjuvants, la fluidité, la teneur en air, les propriétés rhéologiques, calorimétriques et mécaniques des MBE et des BAP. Pour prévoir la performance de MBE à différentes températures, une équation mathématique est proposée pour déduire la demande en SP, la demande en AEA, le flux maximal et la résistance en compression à 1 jour en fonction des mêmes propriétés sur MBE à 22°C et de la température. Enfin, une corrélation linéaire a été trouvée entre les MBE et les BAP sur ces mêmes propriétés. / The local climate, the transport of agitated concrete after manufacturing but before being cast strongly influence the properties of the fresh and hard concrete. It’s important to keep the stability and workability of the self-consolidating concrete (SCC) because of its special characteristics. Compare to the normal concrete, the properties of SCC are generally more sensitive to the temperature and the transport. Therefore it’s necessary to understand the effects of the temperature and the agitation on the performance of the SCC in order to predict the consequences of climate change (temperature) and transport (time and speed of agitation), and then to give the better precautions with a good performance-cost report. In this study, the concrete mortar equivalent (CEM) method is used to quickly analyze the influences of the temperature and the agitation on the rheological, calorimetric and mechanical properties of the SCCs. Five temperatures (8, 15, 22, 29 and 36 °C) and two agitation speed (6 and 18 tr/min) are varied in CEMs. And then, some compositions (type of adjuvant and supplementary cementing material) are chosen to be valued with the temperature (8-36 °C) and the agitation (2 and 6 tr/min) in SCCs for the building without air-entraining admixture (AEA) and semi-flowable SCC for infrastructure with AEA. The initial slump flow of CEM and SCC is fixed, but the demand superplasticizer, the temperature and the agitation were varied. The results show that there are the effects of temperature and agitation on the effectiveness of admixture, the slump flow, the air content, the rheological, calorimetric and mechanical properties of CEM and SCC. A mathematical equation is proposed to predict the performance of SCC at different temperatures for the SP and AEA requirement, the maximum of heat flow and the compressive strength at one day by these same properties of SCC at 22 °C and by the temperature. Finally, a good linear correlation is found between CEM and SCC for these properties.

De même degré d'importance que les paramètres de formulation, les conditions de consolidation sont des facteurs déterminants pour la durabilité des bétons conventionnels vibrés. Dans le cas des bétons autoplaçants (BAP), grâce à leur grande fluidité, la mise en place dans les coffrages a lieu par écoulement libre sous l'effet de leur poids propre. Leur consolidation se fait sans vibration grâce à leurs caractéristiques rhéologiques. Il est donc légitime de penser que, les caractéristiques rhéologiques des BAP peuvent avoir une influence importante sur les propriétés qui déterminent la durabilité. Cette thèse étudie les liens possibles entre les caractéristiques rhéologiques des BAP et leur durabilité vis-à-vis du transport des agents agressifs. Dix-sept formulations de BAP couvrant une large gamme de caractéristiques rhéologiques et se différenciant uniquement par leur dosage en adjuvants ont été étudiées à cet effet. Trois modèles rhéologiques classiques ont été mis en oeuvre pour la détermination des paramètres rhéologiques des bétons étudiés.L'essai de sorptivité et dans une moindre mesure l'essai de carbonatation accélérée ont été utilisés comme indicateur de durabilité vis-à-vis du transport des agents agressifs. La durabilité de la couche superficielle au contact respectivement avec le coffrage en bois et en PVC a été étudiée et les résultats ont été comparés à la durabilité du béton à cœur. Cette étude a été faite en tenant compte des échanges hydriques et de l'arrangement granulaire au droit du coffrage. D'autre part, l'étude de la durabilité de la couche superficielle dans des conditions de mise en place proches du chantier a été faite sur 6 poutres partiellement armées longues de 2 m ainsi que sur 3 bétons semi-autoplaçants légèrement vibrés.Les résultats montrent qu'il existe une corrélation forte entre la viscosité plastique du modèle Bingham modifié ou le coefficient de consistance du modèle Herschel-Bulkley et la sorptivité. Très probablement, la viscosité agit sur le volume relatif des pores capillaires de gros diamètres. L'étude spécifique de la couche superficielle a montré que sa sorptivité dépend du type de coffrage utilisé à cause des éventuels échanges hydriques opérés entre le béton et la surface du coffrage. De plus, l'arrangement granulaire au droit du coffrage est également influencé. Ainsi, la sorptivité de la couche superficielle au contact du PVC est proche mais inférieure à celle du béton à cœur. La sorptivité de la couche superficielle au contact du bois est significativement inférieure à celle de la couche superficielle au contact du PVC tout en restant corrélé avec la viscosité plastique du modèle Bingham modifié ou le coefficient de consistance du modèle Herschel-Bulkley. / Consolidation conditions are determining factors for the sustainability of conventional vibrated concrete as like as formulation parameters. In the case of self-consolidating concrete (SCC), due their fluidity, casting is done by free flow under the influence of their own weight. Consolidation in the forms is done without vibration due to their rheological characteristics. It is therefore reasonable to expect that the rheological characteristics of SCC would have a significant influence on the durability's properties. This thesis examines the possible links between the rheological characteristics of SCC and vis-à-vis durability's transport of aggressive agents. In total, Seventeen SCC mixtures covering a wide range of rheological properties were investigated. Three current rheological models were studied to determine the rheological parameters. In other hand, durability of cover concrete close of site conditions was studied on 6 partially reinforced beams and 3 semi-workable concrete vibrated slightly.Sorptivity test was used as indicator of vis-à-vis aggressive transport durability. The durability of the concrete cover layer in contact respectively with the wooden and PVC frame has been studied and the results were compared with the durability of interior bulk concrete. This study was made taking into account the exchange of water and aggregate arrangement against the formwork.Good correlation between initial plastic viscosity determined by the Bingham modified model or consistency coefficient determined by the Herschel-Bulkley model of SCC and the sorptivity measured during the first hours of testing is established. It is likely that the initial plastic viscosity or consistency coefficient has a marked influence on the volume of the largest capillary pores of concrete, which can significantly affect durability. The specific study of the concrete cover showed that its sorptivity depends on the type of formwork used because of water exchanges made between the concrete surface. Aggregate arrangement against the formwork was also modified. Sorptivity of the concrete cover of PVC is near but below that of the interior bulk concrete. Sorptivity of the concrete cover against wooden frame is significantly less than over of against PVC while being correlated with the plastic viscosity of modified Bingham or consistency coefficient of Herschel-Bulkley model.

Self-consolidating concrete (SCC) is widely used for several types of structural applications. The high workability of such concrete has been turned into tangible benefits in precast, prestress manufactories in terms of enhancement of the overall quality of the final product and high productivity. The range of benefits offered by SCC goes beyond fundamental aspects of concrete quality and productivity; it includes a major improvement in the health and safety of workers and the reduction of noise level on construction sites. Furthermore, to improve the productivity in the precast manufacturing plants, steam-curing is often used to expedite strength gain and shorten the construction cycle. It is well established that mechanical properties of steam-cured SCC are affected by mixture composition and can vary widely with the steam-curing parameters. The research project presented here aims to address the significance of mixture parameters governing the performance of SCC for precast applications. Two classes of SCC with design compressive strengths of 60 and 80 MPa at 56 days were investigated. The examined mixture parameters include the w/cm, binder content and type, and the type of superplasticizer. In addition, this research seeks to assess the effect of steam-curing parameters on early-mechanical properties of SCC and to optimize a steam-curing regime to meet fabrication requirements with efficiency and economy. The studied steam-curing parameters include the maximum curing temperature, the preset period prior to heat treatment, and the rate of heating. The employed mixtures proportioning and steam-curing regimes to achieve the anticipated early-strength were proposed by an experimental factorial design to cover a wide scope of SCC mix designs and steam-curing regimes. Among the modeled mixture parameters, the w/cm and binder content were shown to play key roles on the majority of steam-cured mechanical properties and workability criteria. Among the steam-curing parameters, the maximum steam-curing temperature was shown to have a dominant effect on early-age strength. The preset period exhibited a major influence on mechanical properties as well. SCC cured under a maximum chamber temperature of 65ÀC and a longer preset period of 5 hours was found to develop higher early-compressive strength. Beyond limits, increasing maximum curing temperature can adversely affect the strength development leading to a lower early-compressive strength. The early heat treatment was found to decrease early-age strength. Longer preset period of 5 hours is then recommended in terms of fuel and time saving in manufacturing plants.

Abstract : Although concrete is a relatively green material, the astronomical volume of concrete produced worldwide annually places the concrete construction sector among the noticeable contributors to the global warming. The most polluting constituent of concrete is cement due to its production process which releases, on average, 0.83 kg CO[subscript 2] per kg of cement. Self-consolidating concrete (SCC), a type of concrete that can fill in the formwork without external vibration, is a technology that can offer a solution to the sustainability issues of concrete industry. However, all of the workability requirements of SCC originate from a higher powder content (compared to conventional concrete) which can increase both the cost of construction and the environmental impact of SCC for some applications. Ecological SCC, Eco-SCC, is a recent development combing the advantages of SCC and a significantly lower powder content. The maximum powder content of this concrete, intended for building and commercial construction, is limited to 315 kg/m[superscript 3]. Nevertheless, designing Eco-SCC can be challenging since a delicate balance between different ingredients of this concrete is required to secure a satisfactory mixture. In this Ph.D. program, the principal objective is to develop a systematic design method to produce Eco-SCC. Since the particle lattice effect (PLE) is a key parameter to design stable Eco-SCC mixtures and is not well understood, in the first phase of this research, this phenomenon is studied. The focus in this phase is on the effect of particle-size distribution (PSD) on the PLE and stability of model mixtures as well as SCC. In the second phase, the design protocol is developed, and the properties of obtained Eco-SCC mixtures in both fresh and hardened states are evaluated. Since the assessment of robustness is crucial for successful production of concrete on large-scale, in the final phase of this work, the robustness of one the best-performing mixtures of Phase II is examined. It was found that increasing the volume fraction of a stable size-class results in an increase in the stability of that class, which in turn contributes to a higher PLE of the granular skeleton and better stability of the system. It was shown that a continuous PSD in which the volume fraction of each size class is larger than the consecutive coarser class can increase the PLE. Using such PSD was shown to allow for a substantial increase in the fluidity of SCC mixture without compromising the segregation resistance. An index to predict the segregation potential of a suspension of particles in a yield stress fluid was proposed. In the second phase of the dissertation, a five-step design method for Eco-SCC was established. The design protocol started with the determination of powder and water contents followed by the optimization of sand and coarse aggregate volume fractions according to an ideal PSD model (Funk and Dinger). The powder composition was optimized in the third step to minimize the water demand while securing adequate performance in the hardened state. The superplasticizer (SP) content of the mixtures was determined in next step. The last step dealt with the assessment of the global warming potential of the formulated Eco-SCC mixtures. The optimized Eco-SCC mixtures met all the requirements of self-consolidation in the fresh state. The 28-day compressive strength of such mixtures complied with the target range of 25 to 35 MPa. In addition, the mixtures showed sufficient performance in terms of drying shrinkage, electrical resistivity, and frost durability for the intended applications. The eco-performance of the developed mixtures was satisfactory as well. It was demonstrated in the last phase that the robustness of Eco-SCC is generally good with regards to water content variations and coarse aggregate characteristics alterations. Special attention must be paid to the dosage of SP during batching. / Résumé : Même si le béton est un matériau relativement vert, le volume astronomique de béton produit à travers le monde chaque année met le secteur de la construction en béton parmi les contributeurs important au réchauffement climatique. Le constituant le plus polluant du béton est le ciment en raison de son processus de production qui dégage, en moyenne, 0,83 kg de CO[indice inférieur 2] par kg de ciment. Le béton autoplaçant (BAP), un type de béton qui peut remplir le coffrage sans vibration externe, est une technologie qui peut offrir une solution aux problèmes de développement durable de l'industrie du béton. Cependant, toutes les exigences de la maniabilité du BAP proviennent d'une teneur en poudre plus élevé (par rapport au béton conventionnel), ce qui peut augmenter le coût de la construction et de l'impact environnemental du BAP pour certaines applications. Le BAP écologique, Éco-BAP, est un développement récent combinant les avantages du BAP tout en ayant une teneur en poudre significativement plus faible. La teneur en poudre maximale de ce béton, destinée à la construction du bâtiment et aux applications commerciales, est limitée à 315 kg/m[indice supérieur 3]. Néanmoins, la conception de l’Éco-BAP peut être difficile, car un équilibre délicat entre les différents ingrédients de ce béton est nécessaire pour garantir un mélange satisfaisant. Dans ce programme de doctorat, l'objectif principal est de développer une méthode systématique pour la formulation de l’Éco-BAP. Puisque l'effet de groupe des particules (EGP) est un paramètre clé pour la conception des mélanges l’Éco-BAP stables, et que ce phénomène est peu connu, dans la première phase de cette recherche, l’EGP est étudié. Cette partie se concentre sur l'influence de la granulométrie sur l’EGP et la stabilité des mélanges de modèle ainsi que des BAPs. Dans la deuxième phase, le protocole de formulation est développé, et les propriétés des mélanges obtenus, à l’état frais ainsi que l’état durcis, sont évaluées. Étant donné que l'évaluation de la robustesse est cruciale pour la production du béton à grande échelle, dans la dernière phase de ce travail, la robustesse d'un des mélanges les plus performants de la Phase II est examinée. Basé sur les résultats obtenus, nous constatons que l'augmentation de la fraction volumique d'une classe mène à une meilleure stabilité de cette classe. Cela contribue également à une EGP supérieure du squelette granulaire et à une stabilité plus élevée du système. Il a été montré qu'une granulométrie continue dans lequel la fraction volumique de chaque classe est plus grande que la classe consécutive plus grossière peut augmenter l’EGP. En utilisant une telle granulométrie, la fluidité d’un mélange du BAP pourrait être augmentée sans compromettre la résistance à la ségrégation. Un indice de prédiction du potentiel de la ségrégation de particules suspendues dans un fluide à seuil a été proposé. Dans la deuxième phase de la thèse, une méthode de conception en cinq étapes pour l’Éco-BAP a été développée. Le protocole de formulation commence par la détermination des teneurs en poudre et de l'eau, suivie par l'optimisation des fractions volumiques du sable et des gros granulats selon un modèle idéal de granulométrie (Funk et Dinger). La composition de poudre est optimisée dans la troisième étape afin de minimiser la demande en eau tout en garantissant une performance adéquate à l'état durci. Le dosage du superplastifiant (SP) est déterminé dans l’étape suivante. La dernière étape s’agit d’évaluer le potentiel du réchauffement climatique des mélanges développés. Les mélanges de l’Éco-BAP optimisés répondent à toutes les exigences à l'état frais pour le BAP. La résistance à la compression à 28 jours de ces mélanges est dans la fourchette cible de 25 à 35 MPa. En outre, les mélanges montrent des performances suffisantes en termes de retrait de séchage, la résistivité électrique, et la résistance contre gel-dégel pour les applications visées. La performance écologique des Éco-BAPs produis a été satisfaisante. Il a été démontré dans la dernière phase que la robustesse de l'Éco-BAP est généralement bonne en ce qui concerne les variations de teneur en eau et les changements de propriétés des gros granulats. Une attention particulière doit être accordée au dosage du SP pendant le malaxage.

L’objectif de cette thèse est d’étudier l’influence de la température sur la thixotropie des bétons autoplaçants (BAP). L’intérêt de ce travail s’inscrit dans la perspective d’optimiser les formulations des BAP dans une large gamme de température. Un plan factoriel composite centré a été adopté dans le but de minimiser le nombre d’essais tout en étudiant les effets des facteurs (température et dosage en agent de viscosité (AV)) et leurs interactions sur les propriétés rhéologiques des BAP.La première phase de l’étude consistait à quantifier la thixotropie du béton juste après le malaxage et durant la période dormante en fonction du dosage en AV à des températures comprises entre 11.3 et 30.7°C selon le protocole proposé par Wallevik sur le rhéomètre BML4. Les résultats ont montré que l’indice de thixotropie présente un minimum respectivement pour un dosage en AV de 0.28 % (par rapport à la masse d’eau) et une température de 24°C. Cependant, ce protocole ne permet pas d’étudier la déstructuration des BAP, facteur recherché par exemple dans les coulages multicouches. Nous avons donc été amenés à retenir un protocole utilisé dans les gels et appelé protocole Dolz. L’application de ce dernier aux pâtes de ciment et aux BAP a permis de mettre en évidence une nouvelle grandeur, le potentiel de déstructuration K. Les valeurs du potentiel K montrent qu’au delà d’un certain dosage en AV et d’une certaine température, apparaissent des phénomènes d’encombrement qui réduisent le potentiel K. Ainsi, le potentiel K apporte des informations complémentaires pour l’aide à la sélection de dosages adéquats du couple superplastifiant – agent de viscosité en fonction de la température de coulage. / The aim of this thesis was to study the influence of the temperature on the thixotropy of self-consolidating concrete (SCC). The research significance comes within the perspective to optimize the design of SCC in a wide range temperature. A factorial composite experimental plan was carried out in order to minimize the total number of tests while studying the effects of factors (temperature and dosage of viscosity modifying admixture (VMA)) and their interactions on the rheological properties of SCC. The first phase of the study was to quantify the thixotropy of concrete proportioned with various dosage of VMA at different temperatures ranging from 11.3 to 30.7°C just after mixing and at different time during the dormant period using the protocol proposed by Wallevik in BML4 rheometer. The results indicated that the values of thixotropy index present a minimum respectively with a VMA dosage of 0.28 % (by mass of water) and a temperature of 24°C.On the other hand, this protocol does not allow studying the destructuration of SCC, useful factor needed for example in the multi-layer casting. We therefore had to retain a protocol used in gels and called Dolz protocol. The application of this last to cement pastes and SCC has revealed a new grandeur, the potential of destructuration K. The values of K show that beyond a certain dosage in VMA and a certain temperature, the congestion phenomena appear that reduce the potential K. In this case, the potential of destructuration provides complementary information to assist in the selection of appropriate dosages of couple superlasticizer-VMA whatever the casting temperature may be.

Dans un contexte où le développement durable est devenu une priorité majeure, les entreprises du secteur du bâtiment doivent faire face, à de nouvelles exigences en termes de respect de l’environnement. En particulier, lors de la mise en œuvre du béton dans les coffrages, une huile de démoulage d’origine minérale faiblement biodégradable est couramment utilisée comme couche séparatrice anti-adhérente. La nature de cette huile génère des risques importants de pollution environnementale. De nouvelles formulations d’huile de décoffrage d’origine végétale ont ainsi été développées.L’apparition de cette nouvelle gamme de produit nécessite une connaissance suffisante de leur comportement à l’interface béton/huile/coffrage. Ce mémoire contribue à l’étude de l’influence de la formulation du béton sur le comportement tribologique à l’interface béton/coffrage en présence de deux huiles de démoulage de nature différente (une huile végétale et une huile minérale). La zone du béton à l’approche du coffrage a été étudiée à l’état durci et frais sans huile de démoulage. Tout d’abord, l’évolution de la densité apparente du béton à l’approche d’une paroi a été évaluée en fonction de la pression de contact et du volume de pâte. Puis, une analyse complète de cette zone à l’interface à l’état frais a été réalisée afin d’estimer le rapport E/L et la quantité de pâte mobilisée à l’approche de la paroi coffrante. Une étude physico-chimique a été effectuée en reconstituant les milieux interstitiels de l’interface béton/huile/coffrage contenant un dosage différent en superplastifiant et en huile. Plusieurs techniques adaptées à ces milieux complexes, ont été utilisés afin d’évaluer la formation de savons et de déterminer la stabilité des émulsions obtenues. Cette thèse se conclue par une étude du frottement du béton frais contre une paroi coffrante avec et sans huile de démoulage à l’aide d’un tribomètre plan/plan. Plusieurs formulations de béton sont étudiées. Les résultats obtenus ont permis de comprendre le mode d’action des éléments fins et le dosage en superplastifiant aux interfaces béton/coffrage et béton/huile/coffrage. Dans le cas de l'huile d'origine végétale, le savon formé à partir des esters et des acides gras contribue à réduire les frottements en stabilisant l’émulsion et en organisant l’interface. Cependant, la présence du superplastifiant est indispensable pour avoir des performances élevées dans le cas de l’huile minérale. / In a context where sustainable development has become a major priority, the companies in the building field must face to new requirements in terms of respect of the environment. In particular, during the concrete pouring, a mineral release agent, poorly biodegradable is currently used as separating layer non-stick. The nature of this oil creates significant risks of environmental pollution. New formulations of release agent of vegetable origin were developed.The appearance of this new product range requires a sufficient knowledge of their behavior at the interface concrete/release agent/formwork. This report contributes to the study the effect of the concrete composition on the tribological behavior at the interface concrete/formwork with two release agents of different nature (vegetable release agent and mineral release agent). The zone of concrete near the formwork was studied without release agents. First, the evolution of the density of the concrete at the approach of a wall was evaluated as a function of the contact pressure and the past volume. Then, a comprehensive analysis of this fresh layer was carried out to estimate the W/B ratio and the amount of paste mobilized close to the formwork. A physicochemical study was performed by reconstituting the interstitial medium of the interface concrete/release agent/formwork containing a different dosage of oil and superplasticizer. Several adapted techniques to these complex medium were used to evaluate the formation of soaps and to determine the stability of the obtained emulsions. This thesis ends with a study of the friction of fresh concrete against the formwork with and without release agent using a plan/plan tribometer. Many formulations of concrete are studied. The results were allowed to understand the mechanism of action of the fines element and the dosage of superplasticizer at the interfaces concrete/formwork and concrete/release agent/formwork. In the case of vegetable release agent, the soap formed from the esters and fatty acids contributes to reduce the friction by stabilizing the emulsion and organizing the interface. However, the presence of the superplasticizer is necessary to obtain a high performance for the mineral release agent.

Abstract : Recently, there is a great interest to study the flow characteristics of suspensions in different environmental and industrial applications, such as snow avalanches, debris flows, hydrotransport systems, and material casting processes. Regarding rheological aspects, the majority of these suspensions, such as fresh concrete, behave mostly as non-Newtonian fluids. Concrete is the most widely used construction material in the world. Due to the limitations that exist in terms of workability and formwork filling abilities of normal concrete, a new class of concrete that is able to flow under its own weight, especially through narrow gaps in the congested areas of the formwork was developed. Accordingly, self-consolidating concrete (SCC) is a novel construction material that is gaining market acceptance in various applications. Higher fluidity characteristics of SCC enable it to be used in a number of special applications, such as densely reinforced sections. However, higher flowability of SCC makes it more sensitive to segregation of coarse particles during flow (i.e., dynamic segregation) and thereafter at rest (i.e., static segregation). Dynamic segregation can increase when SCC flows over a long distance or in the presence of obstacles. Therefore, there is always a need to establish a trade-off between the flowability, passing ability, and stability properties of SCC suspensions. This should be taken into consideration to design the casting process and the mixture proportioning of SCC. This is called “workability design” of SCC. An efficient and non-expensive workability design approach consists of the prediction and optimization of the workability of the concrete mixtures for the selected construction processes, such as transportation, pumping, casting, compaction, and finishing. Indeed, the mixture proportioning of SCC should ensure the construction quality demands, such as demanded levels of flowability, passing ability, filling ability, and stability (dynamic and static). This is necessary to develop some theoretical tools to assess under what conditions the construction quality demands are satisfied. Accordingly, this thesis is dedicated to carry out analytical and numerical simulations to predict flow performance of SCC under different casting processes, such as pumping and tremie applications, or casting using buckets. The L-Box and T-Box set-ups can evaluate flow performance properties of SCC (e.g., flowability, passing ability, filling ability, shear-induced and gravitational dynamic segregation) in casting process of wall and beam elements. The specific objective of the study consists of relating numerical results of flow simulation of SCC in L-Box and T-Box test set-ups, reported in this thesis, to the flow performance properties of SCC during casting. Accordingly, the SCC is modeled as a heterogeneous material. Furthermore, an analytical model is proposed to predict flow performance of SCC in L-Box set-up using the Dam Break Theory. On the other hand, results of the numerical simulation of SCC casting in a reinforced beam are verified by experimental free surface profiles. The results of numerical simulations of SCC casting (modeled as a single homogeneous fluid), are used to determine the critical zones corresponding to the higher risks of segregation and blocking. The effects of rheological parameters, density, particle contents, distribution of reinforcing bars, and particle-bar interactions on flow performance of SCC are evaluated using CFD simulations of SCC flow in L-Box and T-box test set-ups (modeled as a heterogeneous material). Two new approaches are proposed to classify the SCC mixtures based on filling ability and performability properties, as a contribution of flowability, passing ability, and dynamic stability of SCC. / Résumé : Récemment, il y a un grand intérêt à étudier les caractéristiques d'écoulement des suspensions dans différentes applications environnementales et industrielles, telles que les avalanches des neiges, les coulées de débris, les systèmes de transport et les processus d’écoulement des matériaux. En ce qui concerne les aspects rhéologiques, la plupart des suspensions, comme le béton frais, se comportent comme un fluide non-Newtonien. Le béton est le matériau de construction le plus largement utilisé dans le monde. En raison de limites qui caractérisent le béton normal en termes de maniabilité et de capacité de remplissage de coffrage, il était nécessaire de développer une nouvelle classe de béton qui peut couler sous son propre poids, en particulier à travers les zones congestionnées du coffrage. Par conséquent, le béton autoplaçant (BAP) est un nouveau matériau de construction qui est de plus en plus utilisé dans les différentes applications. Étant donné sa fluidité élevée de BAP peut être utilisé dans certaines applications particulières, notamment dans la section densément renforcée. Cependant, la fluidité élevée rend le béton plus sensible à la ségrégation des gros granulats pendant l'écoulement (la ségrégation dynamique) et ensuite au repos (ségrégation statique). La ségrégation dynamique peut augmenter lorsque le BAP est coulé sur une longue distance ou en présence d'obstacles. Par conséquent, il est toujours nécessaire d'établir un compromis entre la fluidité, la capacité de passage, et la stabilité du BAP. Ceci doit être pris en considération afin de concevoir le processus de coulée et dosage des mélanges du BAP. Ceci est appelé la conception d'ouvrabilité du BAP. Une conception de maniabilité efficace et non coûteuse peut être achevée à travers la e prévision et l'optimisation de l'ouvrabilité des mélanges de béton pour les procédés de construction sélectionnés, notamment le transport, le pompage, la mise en place, le compactage, la finition, etc. En effet, les formulations de mélange doivent se confirmer à la qualité de la construction demandée, par exemple les niveaux exigés de fluidité, la capacité de passage, la capacité de remplissage, et la stabilité (statique et dynamique). Celui est nécessaire pour développer des outils théoriques afin d’évaluer dans quelles conditions les exigences de qualité de la construction sont satisfaites. Cette thèse est consacrée à la réaliser des simulations analytiques et numériques pour prédire la performance d'écoulement du BAP dans différents procédés de la mise en place du béton. L'objectif spécifique de cette étude consiste à simuler l'écoulement du BAP dans essais empiriques, notamment la boite en L et la boite en T pour évaluer la performance du BAP pendent la mise en place (la fluidité, la capacité de passage, la capacité de remplissage, et la ségrégation dynamique induite par cisaillement ou par gravité). Par conséquent, le BAP est modélisé comme matériau hétérogène. En outre, un modèle analytique est proposé pour prédire la performance à l'écoulement du BAP dans la boite en L en utilisant la théorie de Dam Break. D'autre part, les résultats des simulations numériques de l’écoulement du BAP dans une poutre renforcée sont comparés aux résultats expérimentaux par des profils de surface libres. Les résultats des simulations numériques de BAP coulée (modélisée comme un fluide homogène unique), sont utilisés pour déterminer les zones critiques correspondant à des risques plus élevés de ségrégation et de blocage. Les effets des paramètres rhéologiques, la masse volumique, le contenu des particules, la distribution de barres d'armature, et les interactions particule-barres sur les performances d'écoulement du BAP sont évaluées à l'aide de simulations MFN d’écoulement du BAP par les essais des L-Box et T-box (modélisée comme une matériau hétérogène). Deux nouvelles approches sont proposées pour classifier les mélanges du BAP sur la base de la capacité de remplissage, et les propriétés de performabilité, en fonction de la fluidité, la capacité de passage et de la stabilité dynamique du BAP.