IV.5. Application de la modélisation à des essais réalisés au LCPC
IV.5.2. Essais en grande échelle
Seules deux gâchées ont été réalisées sur la base de la formule LJbis avec deux niveaux de teneur en eau. Les formules sont respectivement nommées LJter1 et LJter2. Pour chacune d’elles, le ressuage a été mesuré dans 5 moules de différentes hauteurs (80, 170, 320, 1000, 3000 mm de hauteur). Le malaxage a été réalisé dans un malaxeur différent de celui utilisé pour la série Ljbis du fait de l’augmentation nécessaire du volume à malaxer.
TABLEAU IV.9 : Formules et caractéristiques des essais en grande hauteur
LJ ter 1 360 96 718 298 686 211,8
LJ ter 2 360 97 727 306 696 191,8
Air occlus Affaissement VIR [mm/min]
LJ ter 1 1,9 % 18,5 cm 0,0155 LJ ter 2 2,5% 12 cm 0,012
Lors des essais sur LJter1, l’éprouvette de 3 m a présenté une localisation de l’écoulement très importante (cf figure IV.44). Les vitesses initiales de ressuages homogènes des deux formules obtenues par les essais non localisés sont légèrement moins importantes que celle que nous aurions obtenue par la série Ljbis (cf figure IV.45) ce qui indique une influence du malaxage.
En ce qui concerne l’éprouvette de 8 cm de hauteur, le ressuage est trop faible pour être prélevé dans de bonnes conditions d’où l’aspect un peu chaotique de sa courbe. Les commentaires concernant la localisation sont évoqués dans le chapitre V. Comme il a déjà été constaté lors d’autre phénomènes de localisation, celui-ci s’initie lors du premiers quart d’heure où les canaux se forment (expulsion des fines). Après une demi-heure environ, l’expulsion de fines cesse indiquant une stabilisation de la géométrie de ces canaux. Ordre de grandeur intéressant, la colonne de 3 m a expulsé 2,7 litres d’eau de ressuage !
La diminution du dosage en eau dans le second essai (LJter2), conduit effectivement à une réduction de la vitesse initiale de ressuage (cf figure IV.45). Les vitesses initiales obtenues par ces deux essais semblent plus conformes aux prévisions théoriques.
Figure IV.44 : Evolution temporelle du ressuage et de la vitesse de ressuages pour LJter1 Figure IV.45 : Vitesse initiale de ressuage versus dosage en eau
Figure IV.46 : Evolution temporelle du ressuage et de la vitesse de ressuages pour LJter2 Pour ces essais conduits avec la seconde formule LJter2, nous devons compléter les informations de la figure IV.46 par des observations visuelles :
- une fuite est apparue au bas de l’éprouvette de 100 cm de hauteur. Cette fuite peut effectivement expliquer les légères faiblesses de sa vitesse de ressuage et de son amplitude. La quantité d’ « eau ressuée manquante » avoisine en fait environ 20 % ;
- dans le premier ¼ d’heure, est apparu de la laitance en bordure du moule de 300 cm de hauteur. Une autre technique de prélèvement a alors été testée à partir de la 74ième minute. L’eau ressuée a été prélevée séparément au centre de la surface et sur les bords. La figure IV.47 qui reprend ces résultats révèle qu’après 1 heure ¼ de ressuage, la quantité d’eau sortie par les bords de l’éprouvette est proportionnelle à celle ressuant en son centre. Cette proportionnalité indique l’absence de création ou d’évolution de canaux sur le pourtour de l’éprouvette à partir de la 74ième minute. L’apparition de laitance ansi que le pic de vitesse indiqué en figure IV.46 nous prouvent l’apparition d’une localisation (très faible par rapport à celle survenue dans l’essai LJter1).
- on peut être marqué aussi par le retard sur l’évolution du ressuage de cet essai. En fait, ce retard est assez habituel lorsque l’on fait des mesures sur grand diamètre. La pente des sillons tracés est généralement peu marquée. Par conséquent, dans le cas de faible ressuage, la formation de flaques, dont on doit attendre le débordement pour que l’eau parvienne au centre, est longue.
La figure IV.48 trace l’évolution des amplitudes réelles pour les deux essais. La diminution du dosage en eau se traduit effectivement par une diminution de l’amplitude du ressuage, surtout visible pour les grandes hauteurs. Pour aller plus loin, nous pouvons étudier la première formule avec les modèles décrits dans ce chapitre. Une fois les paramètres calés avec les résultats de cette formule, nous verrons si la modélisation nous prédit correctement les amplitudes obtenues avec la seconde formule (LJter2).
Figure IV.48 : Amplitude du ressuage en fonction de la hauteur du moule pour les deux formules
Les données de la formule LJter1 sont :
yΨ0 = 1,9 % yΦ0 = 0,787 y dS = 2,732 y Σb = 125.103 m-1
Par ajustement avec les courbes expérimentales, on obtient :
yΚ(Φ0) = 19,2.10-8 m.s-1 (αC = 1,43 pour info) yΦB = 0,845 y Tχ = 1400 s
Les résultats théoriques donnent (formules IV.14 et IV.103) :
yλ = 0,0073 y b = 35,7
Les données de la formule LJter2 sont :
Par calcul nous obtenons alors :
yλ = 0,0073 y b = 44,3
yΚ(Φ0) = 19,2.10-8 m.s-1 yΦB = 0,845 y Tχ = 1400 s
Les évolutions de l’amplitude avec la hauteur sont tracées en figure IV.49 pour les deux essais. L’amplitude correspondant à l’éprouvette de 100 cm de hauteur pour LJter2 se confirme comme étant anormalement basse. La fuite observée en bas d’éprouvette peut effectivement être la cause de cet effet.
Figure IV.49 : Amplitude du ressuage réelle et modélisée en fonction de la hauteur du moule pour les deux formules (le calage est réalisé sur LJter1 uniquement)
Seuls 3 paramètres ont été calés sur les courbes expérimentales de LJter1 :
- la perméabilité initiale de LJter1. Cette perméabilité ne peut être prédite par le modèle en l’absence de données suffisante concernant les matériaux (coefficients
α des matériaux, coefficients d’absorption) ;
- le temps caractéristique de vieillissement non corrélable à l’heure actuelle à la formulation ;
- la compacité stable sous 1 bar de pression effective ΦB que nous avons préféré
identifier sur l’un des deux essais. Si nous faisons aveuglément confiance à la relation qui permet d’obtenir la valeur théorique de ΦB, à savoir ΦC
( )
[
6,71.ln Σ −90,9]
. +1,04.Φ*=
ΦC b λ , on obtient alors ΦC = 0,806. Cette valeur est
relativement proche aux incertitudes près de celle identifiée ΦB = 0,845.
Cependant, l’écart obtenu fait que la prévision de l’amplitude du ressuage est quasiment divisée par 10 pour les faibles hauteurs de moule (figure IV.50).
Figure IV.50 : Amplitude du ressuage réelle et modélisée en fonction de la hauteur du moule pour les deux valeurs ΦB et ΦC.
IV.5.3. Conclusion
La modélisation présentée dans ce rapport ne permet pas d’obtenir les caractéristiques du ressuage (vitesse et amplitude) d’un essai pour les raisons suivantes :
- la prévision de la vitesse du ressuage demande la connaissance des paramètres α des matériaux ;
- la modélisation de la compressibilité initiale du squelette granulaire (hors effet vieillissant) n’est pas suffisamment précise pour obtenir un bon ordre de grandeur d’amplitude aux faibles hauteurs de moule ;
l’amplitude théorique du ressuage dans des moules de grande hauteur semble donc inabordable à l’heure actuelle.
En revanche, lorsque l’on identifie les paramètres manquants (K ou α , ΦB , Tχ) sur un
essai témoin, la prévision des caractéristiques du ressuage d’une formule voisine de celle témoin est possible. La précision des valeurs théoriques ainsi obtenues est assez satisfaisante, tant sur la vitesse que sur l’amplitude.