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Confection et caractérisation des BAP (bétons autoplaçants)

Béton autoplaçant définition

Les PAB sont des bétons très fluides, homogènes et stables mis en œuvre sans vibration par le seul effet gravitaire capable de se mettre en place dans les coffrages les plus complexes et très encombrés, ils offrent aussi de nombreux avantages :

• Réduction des délais, gain de productivité, économie de main d'œuvre
• L'amélioration des conditions de sécurité au travail
• Qualité des parements accrue.  

Mais afin d’avoir toutes ces qualités, il faut procéder à des essais spécifiques qui nous permettent de caractériser les BAP. Pour cela on va réaliser dans ce TP les cinq essais suivants :

1. Étalement au cône d’Abrams: caractérisation de mobilité (fluidité) du béton en milieu non confiné
2.  Anneau japonais: caractérisation de mobilité du béton en milieu non confiné avec obstacle
3. Boîte en L: caractérisation de la mobilité du béton en milieu confiné
4. V-Funnel: caractérisation de la viscosité du béton
5. Stabilité au tamis: caractérisation du risque de ségrégation et au ressuage

ANALYSE 

• Le but de ce TP est la confection et caractérisation d’un béton auto-plaçant à l’état frais en utilisant la norme 206-9.
• L’intérêt est de confectionner et savoir caractériser un BAP
• Le principe consiste de déterminer la quantité des matériaux nécessaires pour la confection du BAP puis le caractériser en le soumettant à des différents essais (essai d’étalement au cône d’Abrams, essai de l’anneau japonais (J-Ring), essai de l’écoulement a la boite en L, essai de l’écoulement au V-Funnel, Essai de la stabilité au tamis).

   Matériels

• Balance avec une précision de 0,1 g  
• Malaxeur à béton
• Chronomètre
• Cône d’Abrams
• Anneau japonais
• Boite en L
• Funnel 
• Tamis 5 mm 
• Le matériel de la manutention et le matériel de nettoyage.

 

   Matériaux                                                                             

La composition pour 2.5% m3 est :        

• Ciment CEM II 42,5                                          à            8,75   Kg
• Sable 0/4                                                          à            20,25 Kg
• Gravier 4/8                                                       à            6,75   Kg
• Gravier 8/16                                                     à            13,5   Kg
• Additions minérales (Fillers calcaires)             à            2,75   Kg
• Adjuvant : TEKSUPERFLOW   1,7%               à            0,19   Kg
• Eau                                                                   à            5,25 L

 

Manipulation

A. Confection :

Mode de malaxage :

1. Introduire les graviers dans le malaxeur,
2. Introduire les poudres (ciment + additions) dans le malaxeur,
3. Introduire le sable dans le malaxeur,
4. Malaxage à sec pendant 1 minute,
5. Introduire 1/3 de la quantité d’eau et malaxage pendant 30 secondes,
6. Introduire l’adjuvant avec la quantité d’eau restante (2/3) et procéder à un malaxage de 3 minutes. (L’adjuvant est mélangé avec l’eau).

On a ajouté une quantité de 400 mL d’eau à cause du ciment qui été ancien, car il ne réagissait bien avec le super-plastifiant.

les essais sur le béton autoplaçant

B. L’essai d’étalement au cône d’Abrams :

L'essai d'étalement nécessite un cône d’Abrams et une plaque métallique plane d'une longueur de côté 90 cm et d'un diamètre de 50 cm.

 C. L’essai de l’anneau japonais (J-Ring) :

Le test J-Ring permet d’évaluer la différence entre le comportement du béton avec et sans obstacles.

L’anneau et le cône d’Abrams sont centrés sur la plaque, avant de soulever le cône et observer l’écoulement du béton à travers les armatures.

L’essai d’étalement au cône d’Abrams doit être effectué deux fois, la première fois sans J-Ring et la seconde fois en utilisant l’anneau japonais. La différence entre les diamètres moyens des deux essais met en évidence la perte de remplissage due à la présence d’armatures. Cette différence elle doit être inférieur à 50 mm. Il est également possible de mesurer la différence entre les hauteurs de matériau obtenues à l’intérieur et à l’extérieur du J-Ring. Le béton recommandé doit présenter une différence de l’ordre de 10 – 15 mm.

D. Essai de l’écoulement à la boite en L :

Ce banc d’essai permet de tester l’écoulement (coulabilité)  du béton en milieu clos(capacité de passage) . Il permet aussi de mesurer le taux de remplissage et le temps d’écoulement du béton. Pour le test d'écoulement à l'aide de la boite L, la partie verticale est remplie de béton (le volume nécessaire est environ 13 litres (2 seaux)). Après l'arasement, le matériau doit être laissé reposer pendant au moins une 1 min. La trappe est ensuite soulevée afin de laisser s’écouler le béton à travers le ferraillage. A la fin de l’essai, les hauteurs de béton, de la partie verticale et de l’extrémité de la partie horizontale, sont mesurées (respectivement H1 et H2). Le rapport H2/H1 permet de caractériser la dénivellation et doit être supérieur à 0,8. 

E. Essai de l’écoulement à l’entonnoir (V-Funnel) :

Cet essai consiste à observer l’écoulement d’un volume de 12 litres de béton à travers l’entonnoir et à mesurer le temps d’écoulement entre le moment où la trappe est libre et le moment où on aperçoit le jour par l’orifice. Le BAP doit s’écouler avec une vitesse constante ; un simple changement de vitesse de l’écoulement est un signe de blocage, donc de ségrégation dans le béton. Un temps d’écoulement trop long et un flux discontinu lors d’un essai au « V-Funnel » peuvent indiquer une séparation des granulats de la matrice et la formation de voûtes bloquant l’écoulement.    

 

F. Essai de la stabilité au tamis :

La résistance à la ségrégation statique d’un BAP doit impérativement être caractérisée. Cet essai consiste à évaluer le pourcentage en masse de laitance d’un échantillon de béton, et donc qualifier le BAP vis-à-vis du risque de ségrégation. Le test consiste à remplir le sceau de 10 litres et à laisser le béton couvert et au repos pendant 15 minutes. Un échantillon de ce béton (4,8 kg ± 0,2 kg) est versé à travers le tamis de 5 mm posé sur le fond, et laissé deux minutes, avant de peser la masse de la laitance traversant le tamis.

Le pourcentage P de laitance traversant le tamis par rapport à la masse de l’échantillon est donné par la relation suivante :

P= (masse de laitance/masse de l’échantillon)*100

 Résultats :

La masse volumique théorique du béton :

La masse totale du béton est de : 

      MT = Mc + MF + MS + MG4/8 + MG8/16 + MAdj + MEau

      MT = 8,75 + 2,75 + 20,25 + 6,75 + 13,5 + 0,19 + 5,25

      MT = 57,44 Kg

On a un volume (V) de 0,025 m3

Donc la masse volumique théorique est égale a : MT/V=57,44/0,025 = 2297,6 Kg/m3

L’essai de l’anneau japonais (J-Ring) :

A cause de la quantité du béton, on a commencé directement par l’essai de l’anneau japonais (J-Ring).

L’essai au cône d’Abrams et l’essai de l’anneau japonais ont presque le même objectif.

L’essai au cône d’Abrams nous permet de déterminer la fluidité du béton et de détecter visuellement les premiers signes de ségrégation.

L’essai au cône japonais permet d’évaluer la capacité de passage du béton à travers les armatures.

Apres le soulèvement du cône d’Abrams le béton coule normalement et on n’aperçoit pas une ségrégation (Figure).

Le diamètre moyen est de 71,5 cm

Du tableau 1, la classe d’étalement est de : SF2

iii- Essai de l’écoulement à la boite en L :

H1 = 20 cm,  H2 = 5 cm

Le rapport H2/H1 = 5/20 = 0,25    è  H2/H1 <  0,8

Donc, le béton a eu un mauvais écoulement à travers le ferraillage à cause d’un blocage dû à un amoncellement de granulats au niveau de la grille (Figure 10). 

Essai de l’écoulement à l’entonnoir (V-Funnel) :

Le temps d’écoulement est de : 8.35s

A partir du tableau 2, la classe de l’échantillon dans le V-Funnel est : VF1

Essai de la stabilité au tamis :

Masse de l’échantillon : 5,048 Kg

Masse de laitance : 1,086 Kg

P= (masse de laitance/masse de l’échantillon)*100 è P= (1,086/5,048)*100

                                                   P= 21%

Du tableau 3, notre béton a une stabilité critique.

Résumé des résultats des essais :

• Anneau japonais : 71,5cm, SF2
• Boîte en L : H2/H1 <  0,8
• V-Funnel : 8.35s, VF1
• Stabilité au tamis :  P= 21%, stabilité critique

Les résultats montrent que notre BAP est fluide homogène mais pas assez stable.

Pour résoudre le problème on suppose d’augmenter la quantité du liant ou diminuer le rapport E/C.

Conclusion

La formulation des BAP doit être toujours contrôlée par les essais de caractérisation, afin de trouvé le mélange optimale qui répond aux exigences d’un béton auto-plaçant qui sont : la fluidité, l’homogénéité et la stabilité.