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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/25279 |
| Date | 20 April 2018 |
| Creators | Ginouse, Nicolas |
| Contributors | Jolin, Marc, Bissonnette, Benoît |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxiii, 174 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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