Approche d’optimisation de la résistance à la compression

Ces méthodes déterminent les dosages des constituants en fonction de la résistance à la compression requise.

2.3.4.1 Méthode de critère de résistance

[Sakata & al.] sont les premiers qui ont développé une méthode de formulation de BAP répondant à la résistance à la compression. La méthode commence par fixer les dosages en superplastifiant et agents colloïdal à l’aide des abaques développés à partir des résultats expérimentaux. Une des caractéristiques de base de cette méthode est que la quantité totale des granulats est constante. Les étapes de la méthode sont les suivantes ;

Rapport massique Eau/Ciment : La particularité de cette méthode est que l’on peut déterminer directement le rapport / en fonction de la résistance à la compression à 28 jours ciblée par la relation suivante :

⁄ = 19.2 (⁄ − 5.8)

Teneur en eau : la quantité d'eau efficace E est trouvée selon la fluidité et la résistance à la ségrégation désirées à l’aide des abaques développés.

Dosage en ciment : À partir de rapport / et la quantité d’eau qui sont déjà déterminés, on peut déduire le dosage en ciment nécessaire.

Volume d’air : Il est estimé forfaitairement de 2 % de volume total de béton.

Dosage préliminaire en graviers : Il est déterminé en multipliant la masse volumique apparente des graviers par la valeur correspondante au module de finesse du sable dans le Tab. 2.2.

Volume préliminaire du sable : Une fois les volumes des graviers, ciment, eau et air sont déterminé, on peut déduit le volume préliminaire du sable.

Dosage en additions minérales : Elles remplacent ici une partie des granulats en multipliant la densité absolue des additions minérale par 20 % de la masse de sable.

Notons que les auteurs ont utilisé le filler calcaire comme ajout dans leur méthode.

Correction des volumes des graviers et du sable : Il s'agit enfin de trouver le rapport massique Sable/Granulats, désignée par / ; agrégats, égale à 42.5 ou 52.5% selon le type de BAP désiré.

Dosage en superplastifiant : Pour atteindre la fluidité désirée, on ajuste la teneur en superplastifiant qui dépend à la nature du sable et au mode de malaxage.

Dosage en agent de viscosité : À l’aide de Tab. 2.3, l’agent de viscosité est déterminé en fonction des rapports / , et / et de la teneur en eau.

Tableau 2.2 : Coefficient du calcul de dosage en graviers de la méthode [Sakata & al.]

Module de finesse de sable : MF 2.40 2.60 2.80 3.00

Coefficient correspondant 0.65 0.63 0.61 0.59

Tableau 2.3 : Teneur en agent de viscosité en fonction des E/C et S/A de la méthode [Sakata & al.]

/ 0.4 0.5 0.6

/ (%) E (l) AV (kg) E (l) AV (kg) E (l) AV (kg) 52.5

155 0 170 1.5 180 5

165 1.5 180 3 190 7

175 3 190 4.5 200 9

42.5

155 1.5 170 3 180 7

165 3 180 4.5 190 9

175 4.5 190 6 200 11

2.3.4.2 Autres méthodes d’optimisation de la résistance à la compression

[Dinakar & al.] ont proposé une méthode pour formuler le BAP à base de laitier de hauts fourneaux avec une large gamme de résistances. La méthode se base sur la notion de facteur d'efficacité qui est défini ici comme le dosage efficace du laitier capable de faire la réactivité hydraulique comme le ciment Portland. Cette méthode considère la contribution efficace des matériaux pouzzolaniques, comme le laitier, aux propriétés mécanique de BAP. En effet, elle présente les avantages de confectionner des BAP de résistances moyenne de 30 MPa en ajoutant des quantités importantes des laitiers allant jusqu’à 80%, ou des BAP à hautes résistances, qui peut atteindre 100 MPa, avec 10% de LHF. Par ailleurs, la méthode offre une procédure claire et précise pour obtenir tous les dosages de constituants. Néanmoins, l'une de ses faiblesses est qu'elle nécessite plusieurs ajustements pour obtenir les dosages optimaux de formulation.

En se basant sur les résultats de plusieurs méthodes de formulation de BAP par différents principes, [Chowdhury & Basu] ont développé une méthode adaptée au BAP contenant un volume très élevé de cendre volante. Les dosages en constituants sont déterminés en fonction de critères explicites de résistance et de rhéologie. Les propriétés de BAP à l’état fais sont dérivées par des corrélations avec les paramètres rhéologiques de pâte-mortier correspondant. Les auteurs considèrent que les résistances mécaniques du béton

dépendent principalement à celles du mortier. À partir de mortier et béton standards, des équations sont établies pour exprimer les résistances de mortier-béton en fonction du rapport Eau/Liant. Concernant la formule, la quantité des fines est d'abord déterminée à partir de la résistance ciblée. Les dosages en superplastifiant et en sable sont ensuite déterminés par les critères rhéologiques visés. Le volume des graviers est enfin calculé en utilisant la méthode du volume absolu qui sert également à ajuster la formulation finale. Cette méthode peut proportionner les constituants de BAP pour des exigences rhéologiques et mécaniques préalablement ciblées tout en réduisant le nombre d’essais effectués.

[Kheder & Al Jadiri] ont proposé une méthode simple pour la formulation de BAP par combinaisons de deux méthodes ; la norme [ACI 211.1] pour le BO et les directives [EFNARC] pour le BAP. Dans cette méthode, le dosage en graviers a été déterminé en fonction de leur taille maximale et du module de finesse de sable. La teneur en eau dépond de la taille maximale des graviers et de la résistance à la compression ciblée. La méthode [ACI 211.1] d'origine couvre la gamme de la résistance à la compression de 15 à 40 MPa, mais cette méthode élargit la gamme à hautes résistances de 15 à 75 MPa pour couvrir le BAPHP.

Dernièrement, [Le & al.] ont proposé une méthode de formulation pour le BAPHP contenant différents types des additions minérales. À notre connaissance, c’est la seule méthode qui est offerte à ce type de béton proprement dit BAPHP. Cette méthode est similaire à celle de [Dinakar & al.] mais elle se base sur les approches Chinoise et Néerlandaise pour déterminer les teneurs en granulats. Ici, les proportions des constituants sont calculées par la méthode du volume absolu. Les granulats sont déterminés selon le modèle de l’empilement à distribution granulométrique continue de [Funk & Dinger] avec un exposant = 0.25. Le volume de pâte primaire pour la capacité de remplissage est déterminé en fonction du volume des vides intergranulaires compactés.

Le dosage en superplastifiant pour le béton est établi à la base de dosage de saturation du mortier correspondant. Les facteurs d'efficacité, qui déterminent la réactivité hydraulique des matériaux pouzzolaniques, sont utilisés pour exprimer l'effet des additions minérales sur la résistance à la compression du béton. Les BAPHP développés contenant des liants ternaires, ciment et deux additions minérales différentes (cendre d’écorce de riz, fumée de silice, cendre volante et filler calcaire).