Interprétation des résultats d’enregistrement de la puissance consommée 146

Dans la littérature, l’évolution des mélanges granulaires humides est décrite en fonction de la quantité de liquide ajoutée [86].

Dans cette partie, le malaxage est divisé en trois étapes :- malaxage à sec- début du malaxage humide (après l’ajout de l’eau de gâchage) et- fin du malaxage humide. Durant ces trois étapes de malaxage, la teneur en eau efficace dans le mélange granulaire varie.

Dans l’analyse qui suit, trois moyennes sont réalisées sur trois intervalles de temps: 1- puissance durant le malaxage à sec (moyenne de la puissance sur les 30 premières secondes), 2- puissance au début du malaxage humide (moyenne entre 50 et 60 secondes) et 3- puissance à la fin du malaxage humide (moyenne sur les10 dernières secondes).

VII.4.1. Malaxage à sec

Figure 103. Puissance moyenne durant le malaxage à sec des composants en fonction du rapport Eeff(th) / P et de l'humidité initiale des GBC incorporés.

La Figure 103 présente les résultats des mesures de la puissance moyenne durant le malaxage à sec des constituants du béton en fonction du rapport Eeff(th)/ P et en fonction des états d’humidité initiale des GBC utilisés. Les puissances varient entre 0.15 et 0.18 kW et augmentent systématiquement avec la teneur en eau initiale des granulats, quel que soit le rapport Eeff(th)/ P.

La Figure 104 présente la variation de la puissance moyenne au cours du malaxage à sec en fonction de la teneur en eau initiale des GBC. Dans cette figure, chaque point représente la moyenne des puissances moyennes mesurées au cours du malaxage à sec pour les bétons de même teneur en eau initiale, correspondants aux 4 rapports Eeff(th) /P testés (moyenne des valeurs correspondant aux 4 courbes de la Figure 103). Ici le rapport Eeff(th) /P n’intervient pas dans l’interprétation des puissances durant le malaxage sec. Dans toutes les gâchées des bétons de GBC les même quantités de matériaux secs (ciment, filler et sable) sont utilisées ce qui diffère est l’état de saturation des GBC. Au début du malaxage à sec les fluctuations de la puissance sont négligeables (écart type moyen pour toutes les gâchées réalisées de 0.0018 kW). Ces écarts sont très faibles au regard de la petite quantité de béton réalisée (4 litres) et l’erreur est considérée comme systématique car les essais de malaxage sont réalisés en même temps, dans la même période de l’année.

Figure 104. Moyenne, pour les quatre rapports Eeff (th)/ P, de la puissance lors du malaxage à sec des composants des bétons recyclés en fonction de l’état d'humidité initiale wi et avec deux modes de pré-humidification court-terme CT (sous air) et long-terme LT (sous vide). Les points présentés dans ces

deux graphes sont les moyennes des résultats présentés dans la Figure 103 avec les écarts-type.

On observe sur la Figure 104 que, pendant le malaxage des matériaux à sec, la puissance augmente avec la teneur en eau initiale wi dans les GBC. Cette observation peut être expliquée par le fait que durant le malaxage à sec, l’eau qui se trouve dans les GBC pré-humidifiés a tendance à sortir dans le mélange. La puissance du malaxeur augmente donc avec l’humidité initiale des GBC introduits dans le mélange. Mais il ne faut pas oublier qu’à ce stade

y = 0.004x + 0.159 R² = 0.977 y = 0.005x + 0.153 R² = 0.982 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0 1 2 3 4 5 6 7 ST LT P u issan ce d e m ala xage (kW )

Teneur en eau initiale (%)

environ 1.2 %

De plus, dans les bétons avec GBC pré-humidifiés à LT, la puissance durant le malaxage à sec est plus petite que celle pour les bétons avec des GBR pré-humidifiés à CT. Ceci peut être expliqué par le fait que, dans les GBC humidifiés à LT, l’eau est localisée dans une porosité moins accessible que celle contenue dans les GBC humidifiés à CT (Chapitre V). La quantité d’eau libérée dans le mélange est donc dans ce cas plus faible que dans les bétons avec des GBC pré-humidifiés sous air.

Une autre observation, les GBC secs et ceux pré-humidifiés sous vide partiel avec wi= 1.2% ont la même puissance dans le malaxage sec. Par conséquent, les GBC humidifiés initialement avec une quantité d’eau très faible se comportent comme si ils sont secs.

Récapitulatif :

Le phénomène observé au début du malaxage à sec correspond à la distribution du liquide sur la surface des particules. A ces très faibles teneurs en eau dans le mélange global (poudres + granulats humidifiés ou non), les particules individuelles créent des ponts liquides entre elles. Les GBC saturés relarguent ainsi une petite quantité d’eau pour former ces ponts capillaires, c’est l’état pendulaire, rendant le milieu plus cohésif donc plus difficile à malaxer d’où l’augmentation de la puissance du malaxeur [84].

De plus avec une même quantité d’eau initiale dans les GBC, le mode de humidification, à LT ou à CT, influe sur l’évolution de la puissance à sec. Les GBR pré-humidifiés sous air relarguent plus d’eau puisqu’elle se trouve dans les pores accessibles où elle est plus facile à extraire. On peut en déduire que :

- L’eau est présente dans le mélange en faible quantité, on reste dans le régime pendulaire (on forme des ponts liquides entre particules individuelles),

- Dans ces conditions, plus il y a d’eau, plus il y a de ponts capillaires, et plus il y a de cohésion, - La puissance du malaxeur augmente donc avec la quantité d’eau présente. Cette eau vient de l’intérieur des particules, donc plus l’eau est « facile à extraire des grains », plus la puissance augmente.

VII.4.2. Malaxage humide

Figure 105. Puissance au début du malaxage humide du béton en fonction du rapport Eeff / P et de l'humidité initiale des GBR incorporés.

La Figure 105 montre l’évolution de la puissance du malaxeur au début du malaxage humide en fonction de Eeff (th) / P et de l’état d’humidité initial des GBC. Le malaxage humide commence juste après la fin de l’ajout de l’eau de gâchage. La puissance au début du malaxage humide est déterminée par un calcul de la moyenne globale des 30 premières secondes après la fin du chargement de l’eau.

En comparant le malaxage sec au malaxage humide la puissance du malaxeur augmente quand le malaxage humide commence. En effet, la gamme de la puissance du malaxage sec est entre 0.15 et 0.19 kW (Figure 104) et celle du malaxage humide varie entre

En revanche, il est observé que la puissance au début du malaxage humide diminue avec Eeff (th)/P dans le mélange. Ceci peut être expliqué par le fait qu’avec l’ajout d’eau de gâchage, la quantité de liquide dans le mélange global augmente de manière importante. L’espace entre les particules commence à être rempli, c’est l’état funiculaire. Lorsque les espaces inter-granulaires sont entièrement remplis par l’eau, les ponts capillaires sont saturés mais avec une surface extérieure sèche, c’est l’état capillaire. Les particules sont totalement enfermées dans un liquide, un état de dispersion solide-liquide est obtenu, voir la partie I.5.1 dans le chapitre état de l’art.

- Fin du malaxage humide

Figure 106. Puissance à la fin du malaxage humide du béton en fonction du rapport Eeff / P et de l'humidité initiale des GBR incorporés.

La Figure 106 montre l’évolution de la puissance du malaxeur à la fin du malaxage humide. Cette puissance est déterminée par le calcul de la moyenne globale des puissances enregistrées durant les 10 dernières secondes du temps du malaxage. Le même phénomène est remarqué à la fin qu’au début du malaxage humide. La puissance du malaxeur diminue quand l’eau efficace réelle dans le mélange augmente.

Les résultats des puissances consommées enregistrées lors du malaxage humide sont intéressants. Ils seront utilisés dans la suite pour investiguer l’influence des états d’humidification initiale des GBC sur le contrôle de l’eau efficace réelle.

VII.5. Evolution de l’eau efficace réelle durant le malaxage des