Optimisation et performance de bétons autoplaçants économiques à base de différentes combinaisons d'adjuvants et de liants composés

Abstract

Au cours des dernières décennies, les structures et les constructions en béton sont devenues de plus en plus complexes. Ainsi, le besoin pour un béton fluide qui se met en place sous l'action de son propre poids pour diminuer la main d'oeuvre et la nuisance sonore provoqué [i.e. provoquée] par la vibration a mené au développement des bétons autoplaçants (BAP). Plusieurs études, recherches et réglementations ont été élaborées afin de spécifier les caractéristiques et les propriétés à l'état frais et à l'état durci de cette nouvelle catégorie de béton à haute performance. Cependant, en raison des enjeux économiques liés à la teneur élevée en liant et à l'utilisation d'adjuvants chimiques, l'utilisation de cette gamme de béton reste limitée à des applications bien spécifiques. En effet, le coût unitaire d'un BAP est plus élevé par rapport au béton conventionnel. Pour réduire les coûts du BAP, il faudrait optimiser l'efficacité et le coût des composants du BAP, notamment le liant hydraulique, les ajouts minéraux et les adjuvants chimiques. L'objectif visé durant ce travail de maîtrise consiste alors à développer une nouvelle gamme de BAP économique pour les constructions résidentielles et commercialles [i.e. commerciales]. Nous avons adopté l'approche d'une optimisation du rapport performance/coût par une comparaison de la performance de différentes combinaisons de superplastifiants (Plastol 5000 SCC, Glénium 3000 NS - PCP et Disal - PNS) et agents colloïdaux ( diutan gum, welan gum ). Nous avons ensuite sélectionné une combinaison de diutan gum avec un superplastifiant de type polycarboxylate (PCP) pour l'étude de la robustesse et de la durabilité. D'autre part, nous avons effectué une étude sur l'optimisation de l'utilisation des fillers calcaires (deux types) et d'autres ajouts cimentaires (cendre volante, fumée de silice, laitiers de haut-fourneau) comme ajouts en substitution du ciment. Les résultats obtenus montrent une bonne compatibilité du diutan gum avec des superplastifiants de type PCP et PNS. Son incorporation a amélioré la viscosité du BAP par rapport aux BAP préparés avec du welan gum . Cependant, l'utilisation du diutan gum a nécessité plus de SP, et par conséquent, une amélioration du maintien de la maniabilité. D'autre part, le remplacement des quantités de ciment par un ajout cimentaire tel que le filler calcaire, est avantageux sur le plan économique. Un BAP économique optimisé est obtenu par la substitution d'une quantité de ciment soit par 30% de filler calcaire et 3% de fumée de silice, soit par 40% de laitier de haut-fourneau, ou par 35% de cendre volante avec 5% de fumée de silice.