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Historique Dès les origines de la fabrication du béton de ciment Portland, comm

Historique Dès les origines de la fabrication du béton de ciment Portland, commencent les recherches sur l’incorpo- ration de produits susceptibles d’améliorer certaines de ses propriétés.On cherche à agir sur les temps de prise, les caractéristiques mécaniques et de mise en œuvre, l’étanchéité. Dès 1881, Candlot étudie l’action des accélérateurs et des retardateurs de prise. Le sucre est déjà connu comme retardateur de prise et souvent employé à partir de 1909. Entre 1910 et 1920 débute la commercialisation d’hydrofuges et d’accélérateurs à base de chlorure de calcium. A partir de 1930, les entraîneurs d’air sont fréquem- ment utilisés. Ils seront suivis par les antigels et les produits de cure. Depuis 1960, avec le développement du béton manufacturé et du béton prêt à l’emploi, les adju- vants prennent une place grandissante. Le contrôle des adjuvants est vite devenu une nécessité. En 1964, est créée la COPLA (Com- mission Permanente des Liants hydrauliques et des Adjuvants du béton). Elle était chargée de l’agré- ment et du contrôle des adjuvants ayant une réelle efficacité et pouvant être employés en toute sécurité et d’en établir la liste officielle. Le développement des normes d’adjuvants à partir de 1972 a abouti en 1984 à la mise en place d’une certification par la marque NF Adjuvants, véritable label de qualité. La liste des adjuvants bénéficiant de la marque NF est publiée régulièrement par l’AFNOR. Il faut enfin préciser que les adjuvants ont permis des progrès considérables en matière de bétons et d’étendre leur champ d’application. Le rôle des adjuvants Ainsi que le définit la norme NF EN 934-2, un adju- vant est un produit dont l’incorporation à faible dose (inférieure à 5 % de la masse de ciment) aux bétons, mortiers ou coulis lors au malaxage ou avant la mise en œuvre, provoque les modifications recherchées de telle ou telle de leurs propriétés, à l’état frais ou durci. Sont donc exclus du domaine des adjuvants au sens de la norme, les produits ajoutés au moment du broyage du clinker ou les produits dont le dosage dépasserait 5 % du ciment (poudres pouzzolaniques par exemple). L’emploi d’un adjuvant ne peut entraîner une dimi- nution de certaines caractéristiques du béton que dans les limites précisées par la norme. Il ne doit pas non plus altérer les caractéristiques des armatures du béton ou des aciers de précontrainte. Chaque adjuvant est défini par une fonction princi- pale et une seule, caractérisée par la ou les modifi- cations majeures qu’il apporte aux propriétés des bétons, des mortiers ou des coulis, à l’état frais ou durci. L’efficacité de la fonction principale de chaque adju- vant peut varier en fonction de son dosage et des composants du béton. Un adjuvant présente généralement une ou plusieurs fonctions secondaires qui sont le plus souvent indé- pendantes de la fonction principale. L’emploi d’un adjuvant peut aussi entraîner des effets secondaires non directement recherchés. Ainsi un adjuvant réducteur d’eau peut avoir une fonction secondaire de retardateur de prise. La classification La norme NF EN 934-2 classe les adjuvants pour bétons, mortiers et coulis, suivant leur fonction prin- cipale. On peut distinguer trois grandes catégories d’adju- vants : • ceux qui modifient l’ouvrabilité du béton : plasti- fiants-réducteurs d’eau, superplastifiants (ancienne- ment fluidifiants) ; • ceux qui modifient la prise et le durcissement : accélérateurs de prise, accélérateurs de durcisse- ment, retardateurs de prise ; • ceux qui modifient certaines propriétés particu- lières : entraîneurs d’air, générateurs de gaz, hydro- fuges de masse, colorants. Il faut y ajouter les produits de cure, qui ne sont pas à proprement parler des adjuvants, dont la fonction est de protéger le béton pendant son durcissement. Les adjuvants modifiant l’ouvrabilité du béton Ces adjuvants modifient le comportement rhéolo- gique des bétons, mortiers et coulis à l’état frais, avant le début de prise. Ils abaissent le seuil de cisaillement de la pâte et en modifient la viscosité. 41 3.2 Les adjuvants La frontière entre les différents types d’adjuvants de cette famille n’est pas toujours très nette, les effets recherchés sont très proches et les différences obte- nues sont souvent une question de nuances liées aux dosages préconisés. I Les plastifiants réducteurs d’eau (NF EN 934-2) Ces adjuvants ont pour fonction principale, à même ouvrabilité, de conduire à une augmentation des résistances mécaniques par une réduction de la teneur en eau d’un béton, mortier ou coulis. Ils sont à base de lignosulfonates, de sels d’acides organiques, de mélamine sulfonate, de naphtalène sulfonate et dérivés de mélamine ou naphtalène. La diminution de la teneur en eau – de 10 à 35 litres par m3 de béton – entraîne une augmentation de sa compacité, par conséquent de sa durabilité. Cette amélioration des caractéristiques résulte de la dimi- nution des vides dus à l’excès d’eau. Ces adjuvants trouvent leur emploi dans l’industrie du béton manufacturé, qui exige des bétons fermes, pouvant être démoulés rapidement, dans les grands travaux de génie civil nécessitant des résistances éle- vées, ainsi que pour le bétonnage avec coffrages glis- sants. I Les superplastifiants (NF EN 934-2) Introduits dans un béton, un mortier ou un coulis, en général peu avant sa mise en œuvre, ils ont pour fonction principale de provoquer un fort accroisse- ment de l’ouvrabilité du mélange. Ce sont en général des produits de synthèse orga- nique. Les plus utilisés sont les dérivés de méla- mines ou de naphtalène. Ils peuvent être aussi fabri- qués à partir de sous-produits de l’industrie du bois purifiés et traités (lignosulfonates). Sur le béton frais, on constate une augmentation considérable de l’ouvrabilité pour une même teneur en eau. Ces effets ont une durée fonction de la tem pérature, de la teneur en eau et du dosage en ciment. Il n’y a ni ségrégation, ni ressuage si des précautions sont prises à la mise en œuvre ; la cohé- sion du béton reste très bonne. Les superplastifiants sont particulièrement utiles pour la réalisation des fondations, dallages, radiers, sols industriels, routes, etc., et pratiquement indis- pensables pour la confection des bétons de hautes performances. Ils sont couramment utilisés dans le béton prêt à l’emploi, surtout lorsqu’il est pompé. Les adjuvants modifiant la prise et le durcissement Ces adjuvants sont des produits chimiques, qui modifient les solubilités des différents constituants des ciments et surtout leur vitesse de dissolution. Physiquement, cette action se traduit par l’évolution du seuil de cisaillement dans le temps, en fonction de l’adjuvant utilisé (graphique ci-dessous). I Les accélérateurs de prise et de durcissement (NF EN 934-2) L ’accélérateur de prise a pour fonction principale de diminuer les temps de début et de fin de prise du ciment dans les bétons, mortiers ou coulis. L ’accélérateur du durcissement a pour fonction prin- cipale d’accélérer le développement des résistances initiales des bétons, mortiers ou coulis. Bien souvent les deux fonctions précédentes sont liées et l’on retrouve l’une de ces deux fonctions comme effet secondaire de l’autre. Les adjuvants correspondant aux deux normes men- tionnées ne contiennent pas de chlore ; les consti- tuants sont généralement des dérivés de la soude, de la potasse ou de l’ammoniaque. Ils sont à recommander pour les bétonnages par temps froid, les décoffrages rapides, les scelle- ments, les travaux en galerie, les travaux sous l’eau, etc. Les accélérateurs chlorés ne sont pas soumis à la marque NF adjuvants, leur utilisation est régie par le DTU 21-4 qui fixe leurs conditions d’utilisations. 42 Il est à noter qu’un béton fortement accéléré, chimi- quement ou thermiquement, risque d’avoir une résis- tance mécanique finale légèrement diminuée. I Les retardateurs de prise (NF EN 934-2) Introduits dans l’eau de gâchage, ils ont pour fonc- tion principale d’augmenter le temps de début de prise et le temps de fin de prise du ciment dans le béton, le mortier ou le coulis. Ils sont à la base de lignosulfonates, d’hydrates de carbone ou d’oxydes de zinc ou de plomb. En général, les retardateurs freinent la diffusion de la chaux libérée par l’hydratation du ciment et retar- dent de ce fait la cristallisation. Par rapport au témoin, l’augmentation du temps de début de prise est comprise entre une heure et deux heures. Au-delà de vingt-huit jours et souvent même dans un délai plus court, les résistances mécaniques sont en général augmentées par rapport au témoin. Les retardateurs de prise sont particulièrement recommandés pour les bétonnages par temps chaud, pour le béton prêt à l’emploi, les bétonnages en grande masse et la technique des coffrages glis- sants. Ils permettent aussi de faciliter les reprises de bétonnage. Les adjuvants modifiant certaines propriétés du béton I Les entraîneurs d’air (NF EN 934-2) Ils ont pour fonction d’entraîner la formation dans le béton, le mortier ou le coulis, de microbulles d’air uniformément réparties dans la masse. Les entraîneurs d’air sont des corps tensio-actifs : lignosulfonates, abiétates de résines, sels d’éthano- lamine, que l’on mélange en fonction des propriétés à obtenir. Le béton durci contient naturellement une certaine quantité d’air provenant, soit d’un entraînement lors du malaxage, soit de l’évaporation de l’eau de gâchage non fixée (création d’une porosité). Cet air (de l’ordre de uploads/Ingenierie_Lourd/ adjuvant-s.pdf