Comportement des mortiers 0/1 mm, influence des fines des gra- gra-nulatsgra-nulats

Nous étudions ici le comportement des mortiers de 1 mm en faisant varier le dosage en superplastifiant (0,6 et 1,4%) et la substitution par 10% de fumée de silice en masse.

Pour mettre en évidence l’influence des fines des sables et des graviers sur la stabilité des mortiers de 1 mm, on soustrait les fines de 315 µm issus des granulats uniquement et on garde un rapport S/C = 0,4. Ensuite, pour mettre en évidence l’effet du rapport S/C, nous faisons une gâchée supplémentaire en augmentant la quantité de sable par rapport au ciment, soit S/C = 1,12. Les constatations pouvant être faites sur le diagramme de la 4.30 sont les suivantes :

– le dosage en superplastifiant ainsi que la substitution de 10% de ciment par de la fumée de silice semble très peu modifier la stabilité du mortier 0/1mm. Les dia-grammes d’ouvrabilité sont très proches ;

– à taille de grains maximales égales, les mortiers 0/1mm (avec fines< 315µm)

pré-sentent une zone d’ouvrabilité plus grande que les mortiers sans fines< 315µm. Il

peut être admis qu’il s’agit dans ce cas (mortier sans fines) d’une instabilité de la suspension liée à un réseau granulaire discontinu. La poly-dispersité apportée par les fines des granulats donnent une certaine stabilité au squelette granulaire

– l’augmentation de la concentration volumique en sables par rapport au ciment (mor-tier 0/1 mm sans fines et avec S/C=1,12), donne des zones d’ouvrabilités beaucoup plus réduites par rapport au mortier 0/1mm avec ou sans fines. La suspension n’est pas forcément moins stable, mais le blocage granulaire apparaît pour des distances entre disques plus grandes car la concentration en grains est plus élevée, les contacts directs et frictionnels ainsi que l’encombrement granulaire sont plus susceptibles d’apparaître (Chevalier, 2006).

Il est vraisemblable que l’apport des sables de tailles même inférieures à 1mm joue un rôle prédominant sur la stabilité des suspensions et le blocage granulaire, par rapport à l’effet que peut apporter l’adjuvantation ou le dosage et la nature des fillers. La taille, la distribution granulaire ainsi que la concentration volumique semblent prédominer l’écou-lement de l’ensemble.

8.8 Comportements multi-échelles en géométrie d’écrasement

Pour mieux comparer le comportement de plusieurs échelles de phases suspendantes, nous représentons les diagrammes d’ouvrabilité (4.31) de la pâte de ciment, du micromor-tier de 315 µm et du mormicromor-tier 0/1mm (avec et sans fines des granulats< 315µm) ensemble

avec des adjuvantations de 0,6 et 1,4% de SP1 par rapport au poids du ciment.

D’une part, la différence des comportements rhéologiques entre la pâte de ciment, le micromortier et le mortier pour un faible dosage de 0,6% de superplastifiant, indique l’insuffisance de la teneur en superplastifiant et confirme l’hypothèse de l’adsorption des polymères à la surface des fines des granulats.

Pour une adjuvantation de 1,4% de SP1 de façon générale, le blocage intergranulaire (distances entre disques) augmente en fonction de la taille maximale des particules de la suspension. À savoir que le blocage a lieu aux alentours de 100 µm pour la pâte de ciment,

Vi tesse de c omp ression (mm /min)

Distance entre disques (mm)

1 1.5 2 2.5 3 1 10 100 mortier 0.6% Optima175 mortier 1.4% Optima175

mortier 1.4% Optima175, 10%sub FdS

mortier sans fines 0.6% O175 S/C=0.4

mortier sans fines 1.4% O175 S/C=0.4 mortier sans fines 1.4% O175 S/C=1.127

FIGURE 4.30 : Diagramme d’ouvrabilité des mortiers à 1mm avec substitution de 10%

par la fumée de silice et variation du dosage de SP1.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 1 10 100 pdc 0.6% Optima175 mmortier 0.6% O175 mortier 0.6% O175

mortier sans fines 0.6% O175 S/C=0.4 Vi tesse de c omp ression (mm/min)

Distance entre disques (mm)

(a) Vi tesse de c omp ression (mm/min)

Distance entre disques (mm)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 1 10 100 pdc 1.4% O175 mmortier 1.4% O175 mortier 1.4% O175

mortier sans fines 1.4% O175 S/C=0.4

(b)

FIGURE 4.31 : Diagramme d’ouvrabilité multi-échelle pour un dosage de SP1 de 0,6%

315 µm pour le micromortier et 1 mm pour le mortier. Les suspensions de micromortier et de mortier semblent développer peu de blocage car les courbes de tendance, pour la suspension contenant le ciment seul et celle contenant une substitution de 10% en fumée de silice, sont très resserrée, contrairement à ce qui a été observé pour la pâte. En effet, pour toutes vitesses d’écrasement, la distance entre disques correspondant au blocage est celle de la taille maximale des grains dans la suspension. Pour des distances plus faibles, les disques écraseraient les grains.

8.9 En conclusion

Les essais de compression simple ont mis en évidence l’intérêt des fillers dans leur rôle de remplissage, du superplastifiant dans la diminution de la fraction volumique so-lide maximale φmax et des fines des granulats dans leur contribution à la continuité du réseau granulaire. Une amélioration de la compacité apportée par le superplastifiant et une distribution granulaire continue apportée par les fillers et les fines des granulats per-met de gagner en compacité du mélange. Cette dernière a un impact non seulement sur une meilleure maniabilité mais aussi sur une meilleure stabilité des suspensions.

9 Conclusions

La viscosité des suspensions étudiées, prise à une vitesse de cisaillement de 20 s⁻¹, qui est celle que subit une pâte de ciment entre deux granulats dans un béton autoplaçant, suit la loi de Krieger-Dougherty. Liée àφ/φmaxet aux dissipations visqueuses, une faible viscosité permet, en termes du Génie Civil, de diminuer la quantité d’eau dans certaines suspensions, notamment dans les suspensions contenant du filler.

Concernant la thixotropie des pâtes et des micromortiers, le temps de restructuration des particules dépend des fillers minéraux, du superplastifiant et des fines des mortiers, mais de façon générale du rapportφ/φmax. Des essais de compression simple sur suspen-sions à l’état frais, ont montré :

– l’intérêt des fillers dans leur rôle de remplissage sur la stabilité des suspensions, – le rôle du superplastifiant dans la diminution de la fraction volumique solide

maxi-male,φmaxqui permet de gagner en compacité du mélange,

– le rôle des fines des granulats qui contribuent à la continuité du réseau granulaire et donc à la meilleure stabilité de la suspension.