L'incorporation des ajouts cimentaires dans le béton est connue pour ses avantages technologiques et environnementaux. Pour assurer une plus grande utilisation des ajouts cimentaires, il faut accroître la connaissance dans ce domaine surtout les facteurs relatifs à la durabilité des ouvrages construits avec les bétons contenant des ajouts minéraux. Jusqu'à présent, la plupart des études sur les bétons contenant de la cendre volante et du laitier semblent s'accorder sur leur moins bonne durabilité à l'écaillage surtout lorsqu'on les compare au béton ordinaire. Les raisons de cette moins bonne performance ne sont pas toutes connues et cela limite bien des fois l'incorporation de la cendre volante et de laitier dans le béton pour des ouvrages fortement exposés aux cycles de gel-dégel en présence de sels fondants. Cette thèse vise la compréhension des problématiques de la durabilité à l'écaillage des bétons contenant des ajouts cimentaires tels la cendre volante et le laitier. Les objectifs sont de mieux comprendre la représentativité et la sévérité relative des essais normalisés ASTM C672 et NQ 2621-900 pour l'évaluation de la durabilité à l'écaillage de ces bétons, d'étudier l'influence de la méthode de mûrissement sur la durabilité à l'écaillage et d'étudier la relation entre la durabilité à l'écaillage et la sorptivité des surfaces de béton ainsi que la particularité de la microstructure des bétons contenant de la cendre volante. Cinq types de bétons à air entraîné contenant 25% et 35% de cendre volante et laitier ainsi que 1% et 2% de fumée de silice ont été produits, mûris selon différentes méthodes et soumis à des essais accélérés selon les deux procédures normalisées ainsi qu'un essai de sorptivité. Les différentes méthodes de mûrissement sont choisies de façon à mettre en évidence aussi bien l'influence des paramètres des essais que celle de la méthode de mûrissement elle-même. La durabilité en laboratoire des bétons testés a été comparée avec celle de bétons similaires après 4 et 6 années de service. La microstructure des bétons en service a été analysée au moyen du microscope à balayage électronique (MEB). Les résultats montrent que la qualité du mûrissement influence grandement la durabilité à l'écaillage des bétons contenant de la cendre volante et de laitier surtout lorsqu'ils sont soumis aux essais accélérés en laboratoire. La durée du prétraitement humide est un paramètre clé de la durabilité à l'écaillage des bétons testés en laboratoire. Le prétraitement humide correspond à la durée totale du mûrissement humide (100% HR) et de la période de présaturation. Pour les deux méthodes d'essai, l'allongement du prétraitement humide à 28 jours améliore la résistance à l'écaillage de tous les types de bétons et en particulier celle des bétons avec cendres volantes. Pour les deux méthodes d'essai, l'allongement du prétraitement humide à 28 jours améliore la résistance à l'écaillage de tous les types de bétons et en particulier celle des bétons avec cendres volantes. La période de présaturation de 7 jours de la procédure NQ 2621-900 a un effet similaire à celui d'un mûrissement humide de même longueur. Un mûrissement humide de 28 jours apparaît optimal et conduit à une estimation plus réaliste de la résistance à l'écaillage réelle des bétons. Pour une même durée de prétraitement humide, les procédures NQ 2621-900 et ASTM C672 donnent des résultats équivalents. L'utilisation d'un moule à fond drainant n'a pas d'effet sur la résistance à l'écaillage des bétons de cette étude. Bien que le mûrissement dans l'eau saturée de chaux offre toute l'eau requise pour favoriser le développement des propriétés du béton et l'amélioration de sa durabilité à l'écaillage, elle lessive cependant les ions alcalins ce qui diminue défavorablement l'alcalinité et le pH de la solution interstitielle de la pâte de ciment près de la surface exposée. L'utilisation d'un agent de mûrissement protège mieux les bétons contenant de la cendre volante et améliore significativement leur résistance à l'écaillage mais elle a tendance à réduire la durabilité à l'écaillage des bétons contenant du laitier. Pour développer une bonne résistance à l'écaillage, il est essentiel de produire une surface de béton imperméable qui résiste à la pénétration de l'eau externe. La perméabilité et la porosité de la peau du béton sont étroitement liées à la sorptivité. L'allongement de la durée de mûrissement humide des bétons avec ajouts cimentaires diminue systématiquement la sorptivité et améliore leur durabilité à l'écaillage, particulièrement dans le cas des bétons avec cendres volantes. Les résultats montrent qu'il existe une bonne corrélation entre les résultats des essais d'écaillage et les mesures de sorptivité. La corrélation établie entre la sorptivité et la durabilité à l'écaillage des bétons, l'effet déterminant de la carbonatation sur la durabilité à l'écaillage des bétons avec cendres volantes ainsi que l'explication de l'origine de la différence de sévérité entre les essais ASTM C-672 et NQ 2621-900 sont les contributions scientifiques de cette thèse. Au plan technique et industriel, elle met en évidence le mode de mûrissement qui favorise une meilleure durabilité à l'écaillage des bétons et suggère une méthode de caractérisation en laboratoire qui ferait une meilleure prédiction du comportement en service.

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.

Résumé : 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 œuvre 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 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. / Abstract : 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 to 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 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 to site conditions was studied on 6 partially reinforced beams and 3 semiworkable concrete vibrated slightly. Sorptivity test was used as indicator of 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 HerschelBulkley model.

Le travail présenté dans ce mémoire est consacré à la caractérisation hydrodynamique in situ des sols, au voisinage de la saturation, par l'utilisation des infiltromètres à disques à succion contrôlée. L'étude s'articule autour de trois parties. La première partie fait l'inventaire des méthodes existantes fondées sur l'analyse des régimes permanents d'infiltration axisymétrique appliquée à la solution de Wooding. On montre que celle reposant sur l'application d'une série de potentiels imposés est la plus stable et n'est pas limitée aux sols quasi-linéaires. La deuxième partie montre comment exploiter, dans la pratique, une équation simple du régime transitoire axisymétrique pour déterminer la sorptivité capillaire et la conductivité hydraulique des sols non saturés sans atteindre le régime permanent. Dans cet objectif, une nouvelle méthode de détermination de la sorptivité aux temps courts est proposée, prenant en compte les effets de la couche de sable de contact. Diverses méthodes sont ensuite proposées, testées numériquement et comparées avec l'approche classique, pour l'estimation de la conductivité. On montre que les ordres de grandeur comparables entre effets gravitaire et capillaire latéral sur l'écoulement, pour la plupart des sols "en place", autorisent la détermination à la fois de la sorptivité et de la conductivité. Une nouvelle échelle de temps caractéristique, prenant en comple la combinaison de ces deux effets, peut être calculée pour les infiltromètres à disque. La troisième partie traite le cas des sols encroûtés pour lesquels les méthodes classiques ne peuvent être appliquées. L'utilisation d'un minitensiomètre couplé avec l'infiltromètre permet de discriminer les phases d'infiltration dans la croûte et dans le sol sous-jacent. La conductivité hydraulique de la croûte est ensuite estimée à partir d'une série de mesures de sorptivité. Les valeurs ainsi obtenues sont validées, par comparaison de mesures de ruissellement. avec les prédictions fournies par un modèle d'infiltration bi-couche reposant sur le principe de Green et Ampt. On montre l'impact considérable de la présence de croûtes d'épaisseur centimétrique sur les volumes ruisselés.