Résultats Phase 2

L’incorporation d’un haut volume de fibres dans un mélange de béton projeté par voie sèche n’a malheureusement pas été couronnée de succès. Non seulement il a été impossible de produire des bétons écrouissant, mais les mélanges fibrés projetés ont simplement rendu impossible la production de béton projeté homogène et acceptable. Les preuves et raisons de cet insuccès sont présentées dans les sections suivantes.

4.4.1 Projection

Au total, trois mélanges ont été mis à l’essai. Le tableau 4.2 présente les fibres employées ainsi que le dosage employé (V/V) dans chacun des mélanges.

Tableau 4.2 : Dosage en fibre des projections de la Phase 2 Fibres Formulation [kg/m3] [%]

Matrix 9,1 1,0

SF 9,1 1,0

PVA 32,5 2,5

En premier lieu, les projections des mélanges Matrix et SF ont été rejetées puisque les projections ont produit des bétons non homogènes. Les débits d’air et d’eau enregistrés ont démontré de nombreux sauts et fluctuations qui étaient directement liés aux nombreux bouchons observés durant la projection. En effet, afin de produire les panneaux nécessaires aux essais décrits précédemment, le canon de projection a dû être démonté et nettoyé au milieu des projections. En plus de produire de grandes quantités de poussière au canon, le béton à la sortie de la lance ne contenait que très peu de fibres. Des « pulsations » de matériau importantes ont été ressenties à la lance, ce qui est anormal avec l’équipement employé. Lors du démontage du canon, un amoncèlement important de fibres a été découvert à l’entrée des matériaux dans le barillet, comme il est possible de l’observer à la figure 4.6. Les trous des barillets comportaient également une quantité importante de granulats compactés et de fibres.

Figure 4.6 : Bouchon de fibre lors de la projection du mélange Matrix 1%

Ainsi, puisque les bétons produits avec les mélanges Matrix et SF sont non-homogènes, ceux-ci ont été déclarés inacceptables et rejetés. Des variabilités de l’ordre de 10 MPa entre deux résultats de résistances en compression à une même échéance confirment la non- homogénéité et la nécessité de ne pas considérer ces projections.

À la suite des bouchons de fibres qui sont survenus durant les projections des mélanges Matrix et SF, un nouveau barillet d’une capacité de 5,6L et possédant des ouvertures trapézoïdales a été utilisé. Ce barillet comporte des ouvertures plus grandes ce qui, en principe, facilite l’entrée des fibres. Ce barillet a été prêté à l’Université Laval par Béton Projeté M.A.H. Inc.

Avec le changement de barillet, la troisième projection contenant de la fibre PVA a été tentée. Le volume de fibres de ce mélange est supérieur au volume de fibres des mélanges précédent. Une des raisons expliquant ce choix est que la fibre PVA est beaucoup plus courte et souple que les fibres précédentes ce qui lui confère normalement une « pompabilité » supérieure. De plus, il a été démontré avec du béton projeté par voie humide qu’un pourcentage de 2% V/V de fibre PVA permet l’obtention d’un béton écrouissant (Li et coll. 2009). Puisqu’une projection par voie sèche produit généralement davantage de rebonds, le pourcentage de fibres a été augmenté de 0,5%. Cependant, malgré le nouveau barillet, le mélange à base de fibres PVA a également été impossible à projeter. Les fibres se sont accumulées à l’entrée du barillet (figure 4.7), rappelant les amoncèlements de fibres observés lors des projections fibrées précédentes.

Figure 4.7 : Amoncèlement de fibres lors de la projection du mélange PVA 2,5%

Cette dernière projection a donc également été rejetée puisqu’aucun panneau de projection n’a été produit correctement.

4.5 Analyse des résultats

Aucun mélange fibré n’a pu être produit correctement. Les causes les plus probables expliquant ce revers ont été déterminées lors de discussions avec un lancier d’expérience et les différents fabricants d’équipements. Ces causes sont la restriction trop importante dans le système lors des projections avec des fibres semi-rigides et la capacité trop importante du barillet pour les projections avec fibres souples.

4.5.1 Projection avec fibres semi-rigides

La principale raison responsable de l’échec des projections avec fibres semi-rigides est reliée à l’équipement utilisé. Afin de diminuer au maximum les pulsations lors des projections, le canon à projeter utilisé à l’Université Laval est équipé d’un barillet de 2,0L avec de petites ouvertures circulaires et non d’un barillet à ouverture trapézoïdale. Ceci permet d’obtenir un débit de matériau sortant plus constant à la sortie de la lance, car le barillet se vide plus souvent que lorsqu’un barillet trapézoïdal est utilisé. Pour faciliter davantage la production d’un débit constant, des canalisations petites, soit de 38 mm (1,5″),

sont employées au lieu des conduites de 50 mm (2″) (normalement) utilisées. Cependant, le canon à projeter utilisé à l’Université Laval est pourvu d’une sortie des matériaux de dimension standard de 50 mm (2″). Un réducteur de 50 mm à 38 mm est donc présent à la sortie de la machine pour permettre de faire le lien avec les canalisations. Cette réduction crée une restriction non négligeable dans le système. De plus, la longueur des fibres (environ 50 mm) entrave l’écoulement des fibres dans le barillet.

Avec toutes ces restrictions, l’incorporation efficace des fibres dans les boyaux a été impossible. Les fibres ont été incapables d’entrer correctement dans le barillet. Les nombreux blocages partiels du barillet qui en ont résulté, ont créés des bouchons qui ont empêché la production d’un béton homogène.

4.5.2 Projection avec fibres souples

Lors de la projection du mélange avec les fibres PVA, le phénomène responsable de l’échec de la projection n’est pas les restrictions dans le système, mais plutôt la capacité globale du système. L’utilisation d’un barillet de plus grande capacité semble être la cause des mauvais résultats obtenus. Le barillet de 5,6L avec ouvertures trapézoïdales possède une capacité beaucoup trop grande pour des lignes de 38 mm (1,5″). Avec ce type de barillet, des canalisations de 50 mm auraient dû être employées. Un barillet de capacité intermédiaire, soit de 3,6L, avec des ouvertures trapézoïdales aurait été nécessaire pour des canalisations de 38 mm. Cependant, aucun entrepreneur spécialisé ou fournisseur d’équipement de la région ne possède un barillet de cette capacité et son achat se serait avéré beaucoup trop dispendieux pour ce seul projet de recherche.

Selon nos observations, le haut pourcentage de fibres employé ne fit que rendre plus difficile l’écoulement du matériau sec du barillet jusqu’aux canalisations. Puisque la conduite ne pouvait recevoir autant de matériau, le barillet s’est obstrué très rapidement. Seule une partie des particules les plus fines, sois en majeure partie les liants, réussit à traverser les canalisations.

La figure 4.8 schématise notre compréhension de l’ensemble des difficultés encourues durant la projection des mélanges fibrés.

Figure 4.8 : Schématisation des hypothèses responsable des mauvaises projections