Procédure de malaxage

Le malaxage du béton est une procédure très compliquée qui est influencé par le type de malaxeur et l’énergie consommée pendant le malaxage. Il compte certains paramètres : le temps de malaxage, la vitesse de rotation de la cuve (vitesse de malaxage) et l’ordre d’introduction des composants. Le malaxage est dit efficace s’il distribue de façon homogène, et le plus rapidement possible, tous les constituants au sein du malaxeur (Ferraris, 2001). Cette homogénéité peut être caractérisée de façon directe ou indirecte. La stabilisation du signal (obtention d’un palier) indique que le mélange n’évolue plus, et qu’il est donc plus ou moins homogène (Ferraris, 2001). Le temps d’obtention de ce palier est le temps de malaxage qui est lié à la vitesse d’homogénéisation du mélange lui-même. L’énergie nécessaire pour un mélange homogène est déterminée par l’énergie consommée par les vitesses de rotation de la cuve et le temps de rotation (Orban et al., 1986). Cette énergie est également un bon indice pour montrer l’efficacité de malaxeur. La vitesse de malaxage est généralement de l’ordre de 20 à 30 tr/min, diminue avec le diamètre de la cuve. Mais elle ne dépasse pas 20 tr/min pour les bétonnières. Tous les tours de rotation supplémentaires après malaxage s’appellent l’agitation. L’agitation du béton après fabrication et avant sa mise en place est nécessaire afin de garder l’homogénéité et éviter la perte de maniabilité par le phénomène de thixotropie. L’ordre d’introduction des adjuvants influence significativement la fluidité et la stabilité de béton. Par exemple, le délai d’introduction du SP provoque une meilleure dispersion des grains de ciment, donc améliore la fluidité du béton. Dehn en Allemagne (Dehn, n.d.) a trouvé que les propriétés du béton frais sont liées aux facteurs mentionnés auparavant, c’est à dire l’énergie, l’ordre et la durée de malaxage (Figure 1.18). Les propriétés du béton durci comme la résistance à la compression peut ainsi varier par les différentes procédures de malaxage. La Figure 1.19 montre que la résistance à la compression augmente linéairement mais la fluidité du béton diminue avec le prolongement du temps de malaxage (Kırca et al., 2002 ; Erdoǧdu, 2005). Les effets du système de malaxage sont contraires sur les propriétés d’écoulement et sur la résistance à la compression d’une part, et sur la ségrégation d’autre part. Par exemple, un temps de malaxage élevé peut causer la ségrégation. L’introduction du SP après le VEA dans le béton améliore la fluidité mais diminue la stabilité, ce qui cause le risque de ségrégation.

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Figure 1.18 : Facteurs de malaxage qui influencent les propriétés du béton frais (Dehn, n.d.)

Figure 1.19 : Variation de l’étalement et de la résistance en compression en fonction du temps de malaxage (Kırca et al., 2002)

Le choix de la procédure du malaxage dépend souvent de l’application et de l’environnement. Pour le béton conventionnel, le temps de malaxage est prévu par la norme ASTM C192. Pour les bétons fortement adjuvantés comme le BAP, le temps de malaxage est choisi en fonction du temps de stabilisation du béton. Celui-ci est souvent long, ce qui diminue la productivité et augmente les coûts de production (Chopin, 2003; Cazacliu et Dauvergne, 2002). Par temps chaud, afin d’éliminer l’effet de la température, il faut absolument éviter de trop prolonger le malaxage du béton, ainsi que son agitation durant le transport s’il se produit un prolongement quelconque, on augmente la quantité de chaleur dégagée. Cette dernière provoque une augmentation de la température qui cause la perte de la fluidité et l’accélération de durcissement du BAP.

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1.3.2.3 Transport

Le transport du béton frais jusqu'au lieu de coulage fait appel à des matériels très différents, selon qu'il s'agit de parcourir de courtes distances sur un chantier ou qu'il doit être acheminé par camion toupie depuis une centrale de fabrication. Il y a trois éventualités envisagées durant la transport avant la mise en place qui pourraient affecter sérieusement la qualité de l’ouvrage fini (Kosmatka et al., 2004): Le délai, le raidissement et la ségrégation.

a) Délai

La durée du transport est limitée en fonction des conditions ambiantes de

température, d’hygrométrie ou de vent. La norme ASTM C94 limite à 120 minutes le temps qui doit s’écouler entre le gâchage et le déchargement complet du béton sur chantier. Par temps chaud, ce temps peut raisonnablement être réduit à une heure ou 45 minutes. Donc le transport et la mise en place du béton doivent être exécutés aussi rapidement que possible, car tout retard se traduit par une perte d’affaissement et une augmentation de la température du béton. Par contre, pour un béton avec l’emploi de retardateurs de prise et de plastifiants ou un BAP qui est très adjuvanté, la baisse de maniabilité peut être résolue.

b) Raidissement

Le béton conventionnel commence à raidir dès le contact eau-ciment, mais le raidissement qui se produit dans les 30 premières minutes ne pose ordinairement pas de problème : le béton agité de façon continue peut généralement être mis en place et consolidé dans les deux heures qui suivent son malaxage. La planification doit éliminer ou réduire au maximum toute variable susceptible de permettre au béton de raidir au point d’empêcher sa pleine consolidation ou compliquer sa finition.

c) Ségrégation

Pour le BAP, la fluidité et la stabilité du béton sont très importantes. L’agitation (rotation de la toupie) pendant la durée du transport est utilisée pour éviter la floculation des grains de ciment et garder l’homogénéité du béton. La vitesse d’agitation correspond généralement à une vitesse de 2 à 6 tr/min et la vitesse de malaxage à 6 à 18 tr/min (Kosmatka et al., 2004).

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1.4 Effets des facteurs externes sur les propriétés du béton