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Comportement dynamique du b´ eton frais : application au proc´ ed´ e de fabrica

Comportement dynamique du b´ eton frais : application au proc´ ed´ e de fabrication des parpaings St´ ephane Pattofatto To cite this version: St´ ephane Pattofatto. Comportement dynamique du b´ eton frais : application au proc´ ed´ e de fabrication des parpaings. Materials. ´ Ecole normale sup´ erieure de Cachan - ENS Cachan, 2004. French. <tel-00133659> HAL Id: tel-00133659 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00133659 Submitted on 27 Feb 2007 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 destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diﬀusion de documents scientiﬁques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸ cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es. THÈSE DE DOCTORAT DE L’ECOLE NORMALE SUPÉRIEURE DE CACHAN Présentée par Monsieur Stéphane PATTOFATTO pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’ECOLE NORMALE SUPÉRIEURE DE CACHAN Domaine : Mécanique - Génie Mécanique - Génie Civil Sujet de la thèse : COMPORTEMENT DYNAMIQUE DU BÉTON FRAIS APPLICATION AU PROCÉDÉ DE FABRICATION DES PARPAINGS Soutenue le 23 novembre 2004, à l’Ecole Normale Supérieure de Cachan, devant le jury composé de : J.-L. LATAILLADE Professeur Univ. ENSAM Bordeaux Président D. BORTZMEYER Ingénieur de recherche ATOFINA Rapporteur E. RAGNEAU Professeur Univ. INSA Rennes Rapporteur F. DE LARRARD Directeur de recherche LCPC Examinateur A. POITOU Professeur Univ. EC Nantes Directeur de thèse H. ZHAO Professeur Univ. Paris 6 Directeur de thèse A. LOUGE Ingénieur de recherche Membre invité Laboratoire de Mécanique et Technologie ENS Cachan/CNRS/Université Paris 6 61, avenue du Président Wilson, F-94235 CACHAN CEDEX 2 Remerciements Je remercie mes deux directeurs de thèse, Arnaud Poitou et Han Zhao, qui m’ont accompagné de la meilleure des façons durant ces trois années de thèse. Ces conditions de travail exceptionnelles, je les dois aussi aux partenaires industriels de cette thèse, représentés par Alain Louge, Claude Rebitzer, Yves Van de Caveye, Nicolas Chevrier et Sylvain Leclerc. Je remercie également Jean-Luc Lataillade qui m’a fait l’honneur de présider mon jury de thèse. Ainsi que les autres membres du jury, Denis Bortzmeyer et Eric Ragneau qui ont accepté d’être rapporteurs de la thèse, François de Larrard et Alain Louge. Enﬁn, je remercie toutes les personnes du LMT Cachan, qui font de ce laboratoire un lieu de travail hors du commun. Et en particulier les locataires de la mezzanine droite, de la mezzanine gauche, Anthony pour les pauses déjeuner, et Hellie pour les pauses café. 3 A Jean Aymé Michel. 4 Table des matières Table des matières 5 Partie 1 : Introduction 7 1 De la fabrication industrielle des blocs aux matériaux granulaires 9 1.1 Présentation du produit : le bloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1.1 Fonctionnalités du bloc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1.2 Spéciﬁcations géométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.2 Le procédé de mise en forme sur presse vibrante . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.2.1 Installation classique pour la production de blocs . . . . . . . . . . . . . 10 1.2.2 Technologie d’une presse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2.3 Les différentes opérations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.3 Analyse technique du procédé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.1 Analyse du matériau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.2 Analyse du produit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.3.3 Analyse de la presse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.3.4 Efﬁcacité de la vibration : état de l’art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.4 Besoins industriels et problèmes scientiﬁques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.4.1 De l’amélioration du procédé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.4.2 De l’enjeu scientiﬁque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Conclusion 31 Partie 2 : Étude du compactage sous impacts 33 2 Compactage sous impacts 35 2.1 Conception d’un essai de compactage sous impacts . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.1.1 Similitudes avec l’essai Proctor et objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.1.2 Choix technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.1.3 Mesure et post-traitement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.2 Mise au point de l’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.2.1 Déroulement de l’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.2.2 Répétabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.2.3 Validation de la mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.2.4 Forme du signal calculé aux interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3 Résultats de l’analyse expérimentale du compactage sous impacts 45 3.1 Propagation des ondes dans le béton frais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.1.1 Vitesse des ondes dans le béton frais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.1.2 Réﬂexion sur la propagation de l’onde de compression dans le béton frais 46 3.2 Courbes de densiﬁcation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.2.1 Analyse des courbes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.3 Étude de l’impact initial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5 3.3.1 Mécanismes du compactage durant l’impact initial . . . . . . . . . . . . 50 3.3.2 Mode de compactage avant la transition vitreuse . . . . . . . . . . . . . 51 3.3.3 Transition vitreuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.4 Efﬁcacité globale du compactage sous impacts . . . . . . . . . . . . uploads/Science et Technologie/ pattofatto-2004.pdf