Développement des bétons autonivellants à haute performance pour des travaux de réparation sous l'eau

Abstract

La réparation des ouvrages sous l'eau occupe aujourd'hui une place de choix parmi les différentes techniques de réparation. Il reste que le problème de la qualité de béton doit être assurée afin de minimiser le risque de lessivage dû au contact de béton frais avec de l'eau et de ségrégation du béton ainsi que la durabilité de la réparation. À cet effet, un béton autonivelant peut être utilisé afin d'assurer une meilleure résistance au lessivage et une bonne capacité de remplissage. C'est pourquoi l'utilisation d'un agent colloïdal (AC) dans ce type de béton améliore à la fois la stabilité, la déformabilité et les propriétés mécaniques in-situ. Les bétons autonivelants coulés sous l'eau sont optimisés en tenant compte de la fluidité (étalement), de la déformabilité et de la stabilité. Cette optimisation fait elle-même l'objet d'une autre optimisation qui porte sur l'augmentation de la viscosité, du volume de la pâte ainsi que la réduction de la teneur en gros granulats. Pour améliorer davantage la stabilité, la fluidité, la déformabilité et les performances mécaniques in-situ, on devra forcément utiliser des constituants autres que le ciment, comme la fumée de silice, une cendre volante et un laitier. L'utilisation de ces ajouts minéraux permet aussi de réduire la chaleur d'hydratation. Les bétons autonivelants nécessitent plus de particules fines afin d'assurer une meilleure déformabilité et fluidité. Dans cette thèse, on a montré que les bétons autonivelants, ayant un rapport de volume de gros granulats de 0,30 (par rapport un mètre cube de béton) et un rapport de volume de sable sur pâte (S/P[indice inférieur t]) de 0,60, ont une meilleure fluidité et une bonne déformabilité ainsi qu'une très bonne capacité de remplissage. L'utilisation d'agent colloïdal tel que la gomme welan ou le Rheomac 450 augmente la résistance au lessivage et à la ségrégation du béton. Le lessivage et l'étalement dépendent principalement de la nature et du dosage d'AC et du liant, du rapport E/L (eau/liant) ainsi que du dosage de superplastifiant (SP) et de la vitesse d'écoulement de l'eau. Les rapports de résistance résiduelle à la compression f'[indice inférieur c eau]/f'[indice inférieur c air] et à la traction f'[indice inférieur t eau]/f'[indice inférieur t air], obtenus sur béton coulé dans l'eau par rapport à celui coulé dans l'air, s'améliorent en augmentant le dosage d'AC et de liant et en réduisant le rapport E/L. L'utilisation de 10% de fumée de silice (FS) ou 6% de fumée de silice combiné à 20% de cendre volante (CV) améliore beaucoup la stabilité, la fluidité, les rapports f'[indice inférieur c eau]/f'[indice inférieur c air] et f'[indice inférieur t eau]/f'[indice inférieur t air] et l'adhérence entre un ancien béton et nouveau béton coulé sous l'eau. Les rapports f'[indice inférieur c eau]/f'[indice inférieur c air] et f'[indice inférieur t eau]/f'[indice inférieur t air] sont plus élevés si on réduit le rapport E/L, le lessivage et la hauteur de chute libre du béton dans l'eau (HC). Avec une hauteur de chute libre du béton dans l'eau inférieure ou égale à 450 mm, un mélange contenant 10% FS ou 20% CV + 6% FS, a montré que les rapports f'[indice inférieur c eau]/f'[indice inférieur c air] et f'[indice inférieur t eau]/f'[indice inférieur t air] à 28 d sont tous supérieurs à 84 et 88% pour un rapport E/L = 0,41 (f'[indice inférieur c eau] de 43 MPa et f'[indice inférieur t eau] de 3,5 à 4,6 MPa in-situ) et à 82% pour un rapport E/L = 0,47 (f'[indice inférieur c eau] et f'[indice inférieur t eau] de 38 et 3,4 MPa in-situ). Des bétons autonivelants de haute performance fabriqués avec un rapport E/L = 0,41 et 8% FS ayant un lessivage inférieur à 5% et un étalement de 500 mm peuvent être coulés dans de l'eau, qui circule à une vitesse inférieures [i.e. inférieure] 0,65 m/s, à l'aide d'une trémie conventionnelle. À une vitesse de l'eau, de 0,40 m/s, les rapports f'[indice inférieur c eau]/f'[indice inférieur c air] et f'[indice inférieur t eau]/f'[indice inférieur t air] à 28 d sont supérieurs à 71 et 82% (f'[indice inférieur c eau] et f'[indice inférieur t eau] in-situ sont de 41 et 3,5 MPa). Mais, à une vitesse de 0,65 m/s, ils sont de l'ordre de 60 et 77% (f'[indice inférieur c eau] et f'[indice inférieur t eau] in-situ sont de 36 et 3,3 MPa). Il est donc possible de produire un béton autonivelant à haute performance coulé sous l'eau qui est très fluide, qui a un bon étalement et une bonne capacité de remplissage, ainsi qu'une meilleure résistance au lessivage et à la ségrégation afin d'améliorer les performances mécaniques in-situ et la durabilité.