Rhéologie et performance des coulis de ciment destinés à la consolidation structurale d'ouvrages submergés

Abstract

Cette étude vise essentiellement à développer et optimiser des mélanges à base de ciment destinés à la consolidation structurale d'ouvrages submergés. L'optimisation des coulis en laboratoire a été réalisée pour déterminer l'équilibre entre la stabilité et la fluidité de ces mélanges sans pour autant négliger leur performance mécanique. Par ailleurs, cette étude a eu également pour objectif une amélioration des essais conventionnels de caractérisation des coulis de ciment, souvent utilisés. Une identification des essais de caractérisation a été lancée afin de choisir les essais appropriés pour ce type de coulis contenant des adjuvants chimiques tels que l'agent colloïdal et le superplastifiant. Pour ce type de coulis, il est établi qu'il sera souhaitable de considérer deux régimes d'écoulement, correspondant à des taux de cisaillement faibles et élevés. La performance des mélanges optimisés a été évaluée en terme de contrainte d'adhérence mobilisée sous l'eau, entre le coulis et le tirant d'ancrage. Ceci nous a permis d'évaluer l'effet des propriétés rhéologiques et le lessivage des coulis sur la contrainte d'adhérence obtenue sous l'eau et hors de l'eau. Une étude comparative entre la performance des coulis optimisés et celle d'autres produits utilisés généralement pour le scellement des ancrages a également été réalisée. La dernière phase a consisté à déterminer la distribution des contraintes le long de la zone ancrée des ancrages installés sous l'eau et hors de l'eau. L'utilisation des adjuvants chimiques tels que le superplastifiant et l'agent colloïdal permet le développement des mélanges assez fluides et assez stables pour une utilisation sous l'eau. L'agent colloïdal provoque une augmentation de la viscosité apparente et du seuil de rigidité. Par contre l'incorporation du superplastifiant diminue la viscosité apparente et le seuil de rigidité des mélanges et permet ainsi une meilleure fluidité. La technique des plans d'expérience a permis la génération d'un modèle mathématique associé à chaque réponse étudiée. Les modèles établis révèlent que le rapport E/C est le facteur dominant sur toutes les réponses étudiées. Les résultats obtenus lors de cette étude montre [i.e. montrent] que la performance mécanique des coulis de ciment sous l'eau est reliée au lessivage qui, à son tour, est affecté par l'effet couplé du rapport eau/ciment et du dosage en agent colloïdal. Elle est également affectée par la présence de la fumée de silice et la température initiale du coulis. Les contraintes d'adhérence obtenues avec des ancrages mis en place sous l'eau sont plus faibles que celles obtenues sur des ancrages coulés à l'air. Un pourcentage de 5% en fumée de silice est souhaitable pour améliorer la stabilité alors qu'un dosage de 40% en laitier est très efficace pour améliorer la fluidité des coulis de ciment ayant un rapport E/C de 0,40. La température de l'eau a un effet considérable sur le développement de la résistance des coulis mis en place sous l'eau. La distribution des charges le long des ancrages installés sous l'eau et hors de l'eau a été évaluée. Il est montré que la distribution des charges le long des ancrages injectés sous l'eau et hors de l'eau est non-linéaire. Cependant, l'accroissement de la tension dans le tirant d'ancrage résulte en une déviation de la forme linéaire."--Résumé abrégé par UMI