Effet des additifs et adjuvants

Pour modifier la consistance du béton projeté et réduire le rebond, il est également possible d’utiliser des additifs et adjuvants. Ces additifs, du fait des faibles quantités utilisées (<5% de la masse de ciment) ont un rôle principalement sur les propriétés rhéologiques (viscosité et seuil de cisaillement).

 Effet d’adjuvant réducteur d’eau

Le réducteur d’eau employé pour les tests réalisés par Pfeuffer & Kusterle (2001), est un super- plastifiant polynaphtalène sulfoné (PNS), utilisé jusqu’à des dosages de 0.5% de la masse de ciment. Une augmentation du rebond a été constatée lors du maintien de la consistance à une valeur de 1MPa (mesurée par pénétration statique). Pour un rapport E/C constant, le rebond diminue légèrement avec l’augmentation du dosage (Figure I.29b). Les résultats montrent que la viscosité reste à peu près constante alors que le seuil de cisaillement diminue (Figure I.29a). Cela entraine une augmentation du rebond.

Figure I.29(a) : Effet du réducteur d’eau (% massique) sur la

viscosité et le seuil d’écoulement (Pfeuffer & Kusterle 2001) Figure I.29(b) : Effet du réducteur d’eau sur le rebond (Pfeuffer & Kusterle 2001)

Dans la pratique, les auteurs précisent qu’il est difficile de mettre en œuvre le béton projeté avec des agents réducteurs d’eau. Si des dosages plus importants que ceux utilisés dans l’expérience sont introduits, le mélange sera très sensible à la quantité d’eau ajoutée en bout de lance, ce qui pourra entrainer une variation presque instantanée de la consistance du béton, en passant d’une consistance sableuse à une consistance trop humide entraînant un affaissement du béton projeté (Pfeuffer & Kusterle 2001).

33 Pour obtenir la même consistance que le béton de référence avec l’utilisation d’adjuvant (Figure I.29b), il faut rajouter peu d’eau, mais cela entraine un surplus de poussière et de rebond. Avec un ajout de 1% de réducteur d’eau, le rebond augmente jusqu’à 50% (Pfeuffer & Kusterle 2001) .

 Effet d’adjuvants épaississants

L’ajout d’épaississant organique (type xanthane), ou minéral inerte (type sépiolite), tend à augmenter la viscosité intrinsèque. Pour obtenir la même consistance que la référence, il faut augmenter le ratio Eau/Liant. Dans ce cas, le rebond diminue. Pour un même ratio E/L, le rebond reste constant (Figure I.30b) (Pfeuffer & Kusterle 2001).

D’après Pfeuffer & Kusterle (2001), en augmentant le dosage d’adjuvant, la sensibilité à l’eau du mélange diminue et l’efficacité d’adhérence au support augmente, grâce à l’augmentation du seuil de cisaillement, alors que la viscosité reste constante (Figure I.30a). Cependant, les grandes quantités d’eau introduites pour réduire le rebond, entraînent une diminution de la résistance à la compression.

Mann et al. (2007) ont mené des études sur l’utilisation d’éther d’amidon dans les bétons projetés par voie sèche. Ce composant agit comme épaississant, augmente la thixotropie et améliore l’adhérence au support. Les tests, pour un dosage de 0.1% à 0.2% de la quantité de ciment, ont montré une diminution de rebond de 20%, sans diminution de la résistance en compression.

Gagnon et al. (2016) ont utilisé deux types d’agent épaississant et a constaté deux types de comportement différents face au rebond:

 Un épaississant organique, type gomme diutane, en remplacement des granulats fins, à un taux de 0,2% de la masse totale sèche de béton. Il a constaté une augmentation du rebond par rapport à son mélange de référence.

 Un aluminosilicate de magnésium hydraté, en remplacement des granulats fins, à un taux de 0,5% de la masse totale sèche de béton. Cet ajout est reconnu pour apporter un caractère thixotropique au béton. Il a constaté une diminution du rebond par rapport à son mélange de référence.

Röck & Mitteregger (1999) constatent que l’utilisation de bentonite hydratée lors de la projection permet de réduire le rebond de 15%. La bentonite est reconnue comme additif ayant un comportement thixotrope.

Figure I.30(a) : Effet d’un épaississant inerte non organique (% par masse/masse de ciment) sur la viscosité et le seuil de

cisaillement.

Figure I.30(b) : Effet d’un épaississant inerte non organique (% par masse/masse de ciment) sur le rebond

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 Effet d’adjuvant accélérateur de prise

Armelin et al. (1997) remarquent que l’ajout d’un accélérateur en voie sèche n’amène pas de gain significatif sur les pertes. Au contraire, au-delà d’un dosage de 1,5%, le rebond a tendance à augmenter. Jolin (1999) remarque que l’augmentation du dosage en accélérateur entraine une augmentation des valeurs de consistance mesurées au pénétromètre (Figure I.31) : ceci se traduit par un mélange plus ferme, synonyme d’augmentation du rebond (paragraphe 2.2.2). De plus, l’utilisation d’un accélérateur de prise peut affecter les résistances à long terme (Morgan 1991). Prudencio (1998), d’après Melbye (1996), relève une augmentation des rebonds de 10% à 15% avec l’utilisation d’accélérateur en poudre par rapport à des accélérateurs liquides.

Figure I.31 : Variation de la consistance mesurée par pénétration statique en fonction de la quantité d’accélérateur (Jolin 1999)

L’effet des adjuvants pour la réduction du rebond semble fortement dépendre du choix des consistances ou des teneurs en eau auxquels sont faites les mesures. Concernant les agents épaississants, il ne semble pas y avoir de consensus sur leur effet. Deux additifs seront testés dans cette étude (éther de cellulose et bentonite) pour compléter les données existantes. Un accélérateur de prise en poudre sera testé pour vérifier son influence sur le rebond.

3.3. Influence du rebond sur la composition du béton

Le rebond du béton projeté par voie sèche entraine une modification du mélange en place par rapport au mélange initial. Ceci s’explique par le fait que :

 D’une part, le rebond des granulats est plus important en début de projection, avant la formation d’une couche critique, à partir de laquelle le rebond se stabilise (Parker et al. 1976).

 D’autre part, les plus grosses particules sont soumises à un rebond plus important que les petites (Bindiganavile 2007 ; Armelin 1997).