Eau de gâchage:

C’est un constituant nécessaire à la fabrication du béton. L’eau agit sur la réaction entre les constituants anhydres des ciments (formation de silicates de calcium hydratés C-S-H, portlandite, aluminates et sulfo-aluminates de calcium hydratés) et leur confère certaines de leurs caractéristiques à l'état frais (maniabilité, ouvrabilité) et à l'état durci (résistance mécanique, porosité, perméabilité et durabilité) [4].

I.3.3.1 Influence du dosage en eau :

L'eau de gâchage est l’un des paramètres principaux agissant sur les caractéristiques des bétons à l'état frais et à l'état durci [24]. Un excès, ou un sous dosage en eau peut compromettre la durée de vie d’un ouvrage. L’ajout d’eau non maîtrisé, qui peut se produire au cours de bétonnage, engendre différents phénomènes.

a) Résistance mécanique :

Le surdosage en eau engendre l’accroissement de la porosité du béton durci ce qui conduit à une baisse de la résistance mécanique.

b) Influence la durabilité :

La porosité conduit à une augmentation des cinétiques de pénétration d’agent agressif (risques de corrosion par carbonatation), des chlorures (risques de corrosion par action des chlorures), des sulfates et des alcalins (risques de réactions endogènes nécessitant un apport externe d’humidité) [24].

c) Ressuage :

Le ressuage peut entraîner la formation de fissures, étant donné qu’il est lié à un tassement progressif du squelette sous la pesanteur et à une remontée d’eau.

d) Ségrégation :

La présence d’un excès d’eau réduit les forces de cohésion du béton, qui devient alors plus sensible à toutes les sollicitations extérieures.

e) Retrait :

L’évaporation de l’eau excédentaire interne peut provoquer une réduction dimensionnelle (retrait). De ce fait, le dosage en eau du béton est un paramètre important et délicat.

Beygi et al. [25] ont étudié l'effet du rapport eau sur ciment (E/C) sur la résistance mécanique des bétons. Les résultats ont montré qu’une augmentation du rapport E/C de 0.35 à 0.7 engendre une augmentation de la ductilité et de la résistance de 78 %.

Hacene et al. [26] ont consacré aussi une partie de leur étude sur l’influence du rapport E/C (0.5, 0.55, 0.6, 0.65 et 0.7) sur les résistances mécaniques du béton normal. Les résultats ont montré que les valeurs les plus élevées de résistance ont été obtenues avec les rapports E/C : 0.5, 0.55 et 0.6.

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Amouri [6] a confirmé dans sa thèse le fait que l’augmentation du rapport E/C engendre une augmentation de la porosité et du temps de prise.

I.3.3.2 Influence de la qualité de l’eau :

N‘importe quelle eau ne peut être utilisée dans la composition des bétons. En effet, la qualité de l’eau doit répondre à certaines exigences citées dans la norme européenne [NF EN 1008] : « Eau de gâchage pour béton », l'eau potable distribuée est réputée conforme aux prescriptions. Toutefois des chercheurs se sont penchés sur l’utilisation de différent type d’eau dans la formulation des bétons.

Gagné et Blanchard [27] ont fait une recherche sur les effets du remplacement d’une partie de l’eau potable utilisée pour le gâchage par de l’eau recyclée traitée (pH entre 12.0 et 12.7), sur les propriétés des bétons frais et durcis. Les résultats ont montré que l’utilisation d’eau recyclée a engendré une diminution du temps de prise et du volume d’air entraîné, ainsi qu’une baisse des valeurs de l’affaissement. D'autre part, l’utilisation d’eau recyclée n’a pas affecté les résistances mécaniques en raison du contrôle du rapport E/C.

Houti et al. [28] ont présenté une étude expérimentale sur l’effet de l’eau de mer et de l’eau du robinet sur les mortiers faits avec deux types de ciments d’Algérie (Béni-Saf et Lafarge). Les résultats ont montré (Figure I.12) qu’à jeune âge les résistances été meilleures dans les mortiers combinés avec de l’eau de mer et de l’eau potable.

Cependant, à long terme les meilleures performances ont été obtenues avec de l’eau potable.

Figure I.12 : Variation de la résistance à la compression [28]

Chatveera et al. [29] ont étudié le comportement des bétons fait avec le remplacement d’eau du robinet avec de l’eau boueuse. Ils ont abouti au fait que ce remplacement a eu un effet négatif sur les résistances mécaniques (compression, flexion), le retrait de séchage et la résistance à l'attaque acide.

34 I.3.4 Les adjuvants :

Dès les origines de la fabrication du béton de ciment Portland, des recherches commencèrent sur l’incorporation de produits susceptibles d’améliorer les propriétés du béton. Dès 1881, Candlot étudie l’action des accélérateurs et des retardateurs de prise. Le début du vingtième siècle a été marqué par la commercialisation d’hydrofuges et d’accélérateurs à base de chlorure de calcium ainsi que les entraîneurs d’air [15]. De nos jours, et avec le développement qu’a connu la construction, les adjuvants prennent une place grandissante dans le domaine du génie civil. Des commissions ainsi que des normes furent créées pour l’agrément et le contrôle des adjuvants.

La norme [NF EN 934-2] classe les adjuvants pour bétons, mortiers et coulis, suivant leur fonction principale. On peut distinguer trois grandes catégories d’adjuvants :

• adjuvants qui modifient l’ouvrabilité du béton : Plastifiant- réducteur d’eau, Super-Plastifiant haut réducteur d’eau ;

• adjuvants qui modifient la prise et le durcissement : accélérateurs de prise, accélérateurs de durcissement, retardateurs de prise ;

• adjuvants qui modifient certaines propriétés particulières : entraîneurs d’air, générateurs de gaz, hydrofuges de masse.

I.3.4.1 Rôle des adjuvants et mécanismes d’action :

Les adjuvants sont définis dans la norme [NF EN 934-2], comme étant des produits incorporés lors du malaxage ou avant la mise en œuvre du béton, mortiers ou coulis à une dose inférieure ou égale à 5 % en masse de la teneur en ciment. Chaque adjuvant est défini par une fonction principale, mais peut présenter une ou plusieurs fonctions secondaires. À titre d’exemple : les Plastifiants réducteurs d’eau sont des produits qui viennent se fixer par adsorption sur les grains du ciment et provoquent une défloculation des grains de ciment [4] .

Ce phénomène est principalement lié à la présence de charges électriques sur la surface des grains, qui va piéger un certain volume d’eau à l’intérieur des flocs afin d’empêcher l’eau d’hydrater certaines parties des surfaces des grains de ciment qui se trouvent en quelque sorte soudés les unes aux autres [30] (Figure I.13).

De plus, ce mécanisme permet soit de réduire le dosage en eau à maniabilité constante, ce qui induit donc à un gain de résistance, soit d’augmenter l’affaissement à teneur en eau constante.

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Figure I.13 : Particule de ciment en l’absence de réducteur d’eau

Neville et Brooks [8] ont expliqué que l’augmentation de la surface des grains de ciment qui engendre l’hydratation était due à l’incorporation des adjuvants réducteurs d’eau.

De plus, les charges électrostatiques qui se développent autour de chaque grain empêchent tout rapprochement entre les grains ce qui engendre l’augmentation de la maniabilité, du fait qu’il n’y a plus de mobilité des grains.

D'autre part, encore plus efficace que les plastifiants réducteurs d’eau, les super-plastifiants hauts réducteurs d’eau. Les plus employés sont les super-super-plastifiants à base de naphtalène et super-plastifiants à base de mélamine. Leur mécanisme d’action est similaire au plastifiant, à savoir les particules de super-plastifiant se fixent à la surface des particules de ciment engendrant une réduction des forces d’interactions inter-particulaires, qui existent entre les atomes des différentes particules (Figure I.14) [2].

Figure I.14 : Mécanisme d’action des super-plastifiants (modifications apportées à [2])

I.3.4.2 Influence du dosage :

La détermination du le dosage optimal en adjuvant est une opération complexe.

Des recherches ont été menées dans ce contexte. Elles ont abouti au fait qu’au-delà d’un certain point (point de saturation), l’ajout d’adjuvant sera superflu, car la fluidité du coulis ne peut plus être améliorée, et un dosage excessif risque de retarder le durcissement du béton et de créer un phénomène de ségrégation [30].

Les chercheurs [31, 32, 33] ont montré, suite à leurs études sur l’influence des plastifiants et super-plastifiant que la fluidité des matériaux cimentaires était affectée

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par le type et la catégorie de plastifiants, qui vont influés sur le retardement de l’hydratation du ciment.

Esteves et al. [34] ont abouti au fait que l'utilisation de super-plastifiants prolonge la période dormante jusqu'à 4-6 h après l'addition d'eau. D’autres parts, les performances des mortiers et des bétons sont différentes selon la composition minéralogique et chimique du ciment [35].

Enfin, l’aspect économique est un point primordial, à prendre en compte durant l’utilisation d’adjuvant, pour une optimisation dans le secteur de la grande consommation.