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HAL Id: tel-01355155 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01355155 Submitted on 22 Aug 2016 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Effet des additions minérales et organiques sur le comportement rhéologique du béton Mhamed Adjoudj To cite this version: Mhamed Adjoudj. Effet des additions minérales et organiques sur le comportement rhéologique du béton. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. Université de Cergy Pontoise, 2015. Français. <NNT : 2015CERG0784>. <tel-01355155> الجــــــمهىريت الجــــــــسائريت الديــــــمقراطيت الشـــــعبيت République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي و البحث العلمي Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique THÈSE EN COTUTELLE entre UNIVERSITE DE CERGY-PONTOISE (France) Laboratoire de Mécanique et Matériaux du Géni e Civil (L2MGC) Et UNIVERSITE HASSIBA BENBOUALI DE CHLEF (Algérie) Laboratoire Sciences des Matériaux et Environnement Présentée par : M’hamed ADJOUDJ Pour obtention du diplôme de : DOCTORAT En SCIENCES Spécialité : Génie Civil Option : Matériaux et Structures Effet des additions minérales et organiques sur le comportement rhéologique du béton Soutenu publiquement à Chlef le 06/04/2015 devant le jury: Said Kenai Professeur Université SD de Blida Président Karim Aït-Mokhtar Professeur Université de La Rochelle Examinateur Mohamed Ghrici Professeur Université HB de Chlef Examinateur Abdelhak Kaci MC Université de Cergy Pontoise Examinateur El-Hadj Kadri Professeur Université de Cergy Pontoise Directeur de thèse Karim Ezziane Professeur Université HB de Chlef Directeur de thèse Promotion : 2015 De droite à gauche Pr Kadri El-Hadj, Pr Ezziane Karim, Adjoudj M’hamed, Pr Kenai Said, Dr Kaci Abdelhak, Pr Ghrici Mohamed, Pr Ait Mokhtar Karim. Remerciements Ce travail de recherche est le fruit d’une convention en cotutelle entre l’Université de Université Hassiba Benbouali de Chlef et l’Université de Cergy-Pontoise. La présente étude a été réalisée au sein du Laboratoire de Sciences des Matériaux et Environnement à la Faculté de Génie Civil et d’Architecture de Chlef du coté Algérien et au Laboratoire de Mécanique et Matériaux du Géni e Civil (L2MGC) du coté Français Je remercie vivement mon codirecteur de thèse, Monsieur El-Hadj Kadri, Professeur des Universités à l’Université de Cergy-Pontoise, enseignant chercheur au Laboratoire Mécanique et Matériaux en Génie Civil (L2MGC), d’avoir assuré la cotutelle de ce travail, et de m'avoir apporté la rigueur scientifique nécessaire à son bon déroulement, je tiens également à le remercier de sa gentillesse et sa grande disponibilité. Le partage de l’ensemble de ses connaissances m’a toujours permis de travailler dans les meilleures conditions. Je tiens à exprimer mes sincères remerciements à mon directeur de thèse Monsieur Karim Ezziane, Professeur à la Faculté de Génie Civil et d’Architecture de Chlef qui m’a accueilli dans son laboratoire et qui m’a donné l’opportunité d’effectuer ce travail, de ses conseils scientifiques tout au long de la thèse, sa grande disponibilité, ses encouragements et de la confiance qu'il m'a accordée. Je remercie vivement Monsieur Karim Aït-mokhtar ; Professeur à l’Université de la Rochelle, et monsieur Mohamed Ghrici ; Professeur à la Faculté de Génie Civil et d’Architecture de Chlef, pour avoir accepté de rapporter ce travail et consacré une partie de leurs temps si précieux. De même, j’adresse mes remerciements à Monsieur Said Kenai ; Professeur à l’Université de Blida et Monsieur Abdelhak Kaci ; Maître de conférences à l’Université Cergy Pontoise pour avoir examiné cette thèse. A cette occasion, j’exprime à tous les membres du jury toute ma gratitude pour l'intérêt qu'ils ont manifesté à l'égard de ce travail et pour leurs appréciations. Je voudrais également remercier Monsieur Tien-Tung Ngo et Hamza Soualhi pour avoir toujours été présents durant ces années. Ce fut un grand plaisir d’avoir pu discuter, expliquer ou concevoir de nouvelles approches. Merci pour votre patience et votre soutien Je remercie tous les membres de la Faculté de Génie Civil et d’Architecture de Chlef, du Laboratoire Mécanique et Matériaux en Génie Civil (L2MGC) enseignants, chercheurs, techniciens et personnels administratifs avec qui j'ai eu le plaisir de travailler. Mes remerciements s’adressent aussi à mes parents, mes frères, et mes sœurs, qui m’ont soutenu pendant ma recherche. M. ADJOUDJ Résumé Les propriétés rhéologiques d’un mortier ou d’un béton sont d’une importance capitale pour les constructeurs qui visent une mise en place convenable de ce matériau. Ce travail s’intéresse à évaluer les propriétés rhéologiques d’un mortier normalisé contenant des additions minérales et plusieurs types de superplastifiants. Un programme expérimental a été entamé pour définir les paramètres les plus influents et trouver un moyen de prédiction du comportement rhéologique du mortier à partir de sa composition. Le travail comporte quatre additions minérales à savoir la fumée de silice, le laitier, la pouzzolane naturelle et le calcaire. De plus deux types de superplastifiants l’un à base de lignosulfonate et l’autre à base de polycarboxylates. Le résultat permet de sélectionner les additions les plus performantes à améliorer les paramètres rhéologiques du mortier (laitier, calcaire) et réduire les taux d’utilisation des additions ayant un effet néfastes (fumée de silice, pouzzolane). Ce résultat a été confirmé avec une corrélation satisfaisante en comparant les propriétés rhéologiques avec l’épaisseur du film d’eau. De plus une relation mathématique a été proposée et qui corrèle mieux les résultats obtenus et dont l'application sur d’autres résultats a donné une large satisfaction. Mots clés : additions minérales, Mortier, Viscosité plastique, rhéologie, ouvrabilité, superplastifiant, Seuil de cisaillement, épaisseur du film d’eau. Abstract The rheological properties of a mortar or concrete are of capital importance for builders which aim a proper placement of the material. This work focuses on evaluating the rheological properties of a standard mortar containing mineral admixtures and several types of superplasticizers. An experimental program was initiated to identify the most influential parameters and find a way to predict the rheological behavior of mortar from its composition. The work consists of four mineral additions namely silica fume, slag, natural pouzzolan and limestone powder. Also two types of superplasticizers; one based on lignosulfonate and other based on polycarboxylates.The result allows to select the most efficient mineral addition to improve the rheological parameters of the mortar (slag, limestone) and to reduce the use of addition with adverse effect (silica fume, pouzzolan) . This result was confirmed with a satisfactory correlation by comparing the rheological properties with the water film thickness. In addition, a mathematical relationship was proposed which better correlates the results and its application to other results gave a broad satisfaction. Keys world: Mineral addition, Mortar, Plastic viscosity, Rheology, Slump, Superplasticizer, Yield stress, water film thickness. Liste des figures ² Schéma glissement des couches……………………………………………… 19 Figure ‎ 1.2 : Schéma de vitesse de cisaillement…………………………………………… 20 Figure 1.3 : Contributions de la phase solide et de la phase liquide à la résistance au cisaillement du béton [4]…………………………………………............ 21 Figure ‎ 1.4 : Les comportements rhéologiques des fluides………………………………. 23 Figure ‎ 1.5 : Comportement d’un corps thixotropique [10]………………………......... 25 Figure ‎ 1.6 : Rhéomètre Two-point-test [12]……………………………………………… 27 Figure ‎ 1.7 : Rhéomètre à béton IBB [13]…………………………………………………. 27 Figure ‎ 1.8 : Rhéomètre BML……………………………………………………………….. 28 Figure ‎ 1.9 : Rhéomètre à béton du Cemagref…………………………………………..... 28 Figure ‎ 1.10: Rhéomètre à béton BT Rhéom……………………………………………….. 29 Figure ‎ 1.11: Valeurs de viscosité plastiques identifiées sur les bétons et mortiers étudiés avec différents appareils [17]……………………………………… 29 Figure ‎ 1.12: Effet du rapport E/C sur les paramètres rhéologiques des bétons [20] 31 Figure ‎ 1.13: Variation du Seuil de cisaillement et de la viscosité d’une pâte de ciment en fonction du temps confectionnée avec différents types de superplastifiant [25]…………………………………………………............. 32 Figure ‎ 1.14: Évolution du comportement rhéologique en fonction du temps…………. 33 Figure ‎ 1.15: Variation du seuil ’écoulement en fonction de la température pour différentes pâtes de ciments [27]……………………………………………. 34 Figure 1.16: Coefficient de viscosité relative en fonction de la température et le dosage en superplastifiant [27]……………………………………………… 34 Figure ‎ 2.1 : Structure chimique des Lignosulfonates modifiés LSM…………………... 40 Figure ‎ 2.2 : Structure chimique des polynaphtalènes sulfonates PNS………………… 40 Figure 2.3 : Structure chimique des polymélamines sulfonates PMS…………………. 41 Figure ‎ 2.4 : Structure chimique des polycarboxylates PC……………………………… 41 Figure ‎ 2.5 : Schéma de la structure d'une pâte de ciment [34]………………………… 42 Figure ‎ 2.6 : Isothermes d’adsorption d’un superplastifiant de type PNS sur les phases pures de ciment, eau/solide = 0,5 [38]…………………………..... 42 Figure 2.7 : Potentiel zêta des particules de ciment en présence de Superplastifiant [43]………………………………………………………………………………. 43 Figure ‎ 2.8 : Schématique de l'adsorption et de la répulsion pour des particules de ciment [45]…………………………………………………………………….. 44 Figure ‎ 2.9 : Répulsion stériques selon plusieurs degrés d’adsorption [34]………… 45 Figure ‎ 2.10: Variation de la fluidité d’un coulis pour plusieurs modes d’introduction [67]……………………………………………………………………………… 48 Figure ‎ 2.11: Influence de la quantité de superplastifiant sur l’étalement et la viscosité d’un béton [73]……………………………………………………… 49 Figure ‎ 2.12: Effet du dosage en superplastifiant sur les paramètres rhéologiques uploads/Ingenierie_Lourd/ adjoudj-2015-archivage-pdf.pdf