IV.1. Introduction :
Ce chapitre présente les études expérimentales des mesures des résistances mécaniques à partir des essais statiques destructifs et non destructifs menés en compression sur des éprouvettes normalisées. Les essais mécaniques ont été réalisés conformément aux normes AFNOR relatives aux bétons traditionnels.
Après avoir les différentes formulations des bétons on a une vérification expérimentale concernant la mesure de la résistance à la compression de chaque composition, et après avoir finir l’étape de la vérification, les formulations optimales qui donne la résistance maximale de chaque type d’ajout sera sélectionné, avec une ouvrabilité acceptable et deuxièmement on a fait une comparaison par les essais non destructifs (ultrason) et mesure la capacité d’absorption d’eau massique.
Remarque : les résultats de l’effort de rupture représentent une moyenne de 03 éprouvettes.
IV.2. Description des processus expérimentaux:
IV.2.1.Choix des éprouvettes :
Éprouvettes de forme cubique de dimension (101010) cm3 pour l’essai de compression.
IV.2.2. Mise en œuvre:
Les mélanges ont été fabriqués dans un malaxeur à un axe vertical tournant.
Pour réaliser les étapes du mélange il faut :
Placer le sable, le liant (ciment + ajout) et les granulats puis malaxer à sec pendant une minute.
Introduire le 2/3 d'eau avec 1/3 du super plastifiant, puis malaxer pendant 2min.
Ajouter la quantité 1/3 eau + 2/3 super plastifiant et malaxer dans 1 min.
Remuer le béton à l'aide d'une truelle pour éviter le phénomène de ségrégation.
Le malaxage étant terminé, on procède aux essais sur béton frais, puis on remplit les moules à raison de trois couches avec un compactage sur une tige vibreur. La durée de vibration doit être suffisante pour assurer le serrage du béton, mais elle ne doit pas être prolongée au-delà du temps nécessaire, sinon il se peut provoquer un début de ségrégation.
Araser et lisser la surface du béton à l'aide d'une truelle.
Finalement les éprouvettes sont ensuite maintenues dans le laboratoire pendant 24 heures à l'air libre, puis conservées dans l’eau à 20 ± 2°C ou bien à l'air libre selon le type d'essai jusqu'à la date du test.
IV.2.3. Dispositif expérimental :
Conformément aux normes NFP 406, l'essai de compression simple s'effectue sur des éprouvettes cubiques de 10 cm de côté. Deux presses utilisées de type « Contrôles » (voir figure IV-1). Leur mise en marche s'effectue avec une vitesse de chargement constante de 0,5 MPa par seconde.
On note bien que les vitesses de chargement sont normalisées.
figure IV.1: Interaction.
IV.2.4 Vibration
La vibration est devenue le moyen le plus courant pour donner au béton sa compacité maximale et pour éliminer les vides d’air. Elle a été effectuée par une tige vibreur (voir figure.
IV-2) pendant une minute.
figure IV.2: Vibration.
IV.2.5 Conservation :
La conservation des éprouvettes passe par deux étapes : 1ère étape :
Après arasement correct de la face supérieure des éprouvettes, une protection superficielle efficace est nécessaire. Elle consiste à recouvrir la face libre du moule d’un tissu de Nylon, pendant les premiers 24 heures pour éviter l’évaporation. Au bout de 24heurs les éprouvettes sont démoulées.
2ème étape :
La conservation est faite par immersion des éprouvettes dans un bac de conservation (voir figure IV-3), rempli d’eau à une température de 20o1Co pour favoriser au maximum l’hydratation de ciment.
Figure IV.3 : Bac de conservation.
IV.3 : Résultats et discussion :
IV.3.1 Optimisation des formulations:
Les résultats des différentes formulations des bétons soumis à la compression sont représentés sur les tableaux suivants:
Tableau IV.1: Composition optimale du béton.
Type de béton Rc 28 j
BN 37,5
BR 32
B(70%N+30%R) 35
B(50%N+50%R) 33,5
Tableau . IV.2:Composition des bétons fluidifiés avec des ajouts.
Rc 28 j Compositions
Type des bétons
61 B1
(Béton N) + FS
65 B2
69 B3
70,1 B4
41 B5
(Béton R) +FS
45,4 B6
46,9 B7
48,9 B8
56 B9
B(70%N+30%R)
+FS B10 57,8
61 B11
65 B12
49 B13
B(50%N+50%R)
+FS B14 51,3
53 B15
55,8 B16
Donc la formulation optimale qui a donné la résistance maximale avec une maniabilité acceptable est mentionnée au tableau suivant :
Tableau IV.3:La formulation finale.
Discussion et interprétation
Il est possible de fabriquer des bétons recyclés partiel haute résistance dont la résistance à la compression qui dépasse les 65 MPa (à 28 jours), avec une plasticité adéquate à condition que les gravillons recyclés pourraient être utilisés jusqu’à 30% du total des gravillons pour le béton à haute résistance.
La substitution des granulats naturels par des granulats recyclés partiellement dans un nouveau béton offre une nouvelle source d’approvisionnement et permet d’économiser les matériaux et les carrières.
IV.4. Les essais non destructifs (Essai ultrasonique):
Les méthodes d‘essai non destructives des ouvrages en béton, en béton armé ou en ces constructions dans l’ensemble des ouvrages, que par suite de l’importance que présente le contrôle de la qualité directement sur la construction.
Les avantages de ces essais par rapport aux autres peuvent être résumés dans le caractère non destructif. On peut obtenir des informations dans des domaines inaccessibles aux méthodes classiques, économiser des matériaux, du temps et des outils d’essai, par la possibilité de faire les essais sur le matériau dans l’ouvrage même ou sur une seule éprouvette un nombre pratiquement infini de fois, due à la rapidité de l’exécution de ce type d’essais.
L’appareil de test ultrasonique permet la mesure de la longueur de trajet, la mesure de profondeur de fissure perpendiculaire, la vitesse de surface, et le degré de compacitéCet essai consiste à mesure la vitesse longitudinale du son dans le béton à l’aide
Types du béton La résistance de compression à 28 jours (MPa)
BN (100% 37,5
BR (100%) 32
B(70%N+30%R) 35
B(50%N+50%R) 33,5
(Béton N) + FS 70,1
(Béton R) +FS 48,9
B(70%N+30%R)+FS 65
B(50%N+50%R)+FS 55,8
D’un appareil comportant une boite de mesure, et deux têtes (une émettrice et l’autre réceptrice)
Deux méthodes peuvent être utilisées pour mesure la vitesse du son
Mesure en surface
Mesure en transparence
Cette dernière présente la meilleure méthode .Elle consiste à presser les deux têtes de mesure sur les deux faces de l’éprouvette, en utilisant une pâte de contacte qui facilite la transmission du son. La surface du béton doit être raisonnablement plane et bien nettoyée.
Une fois l’appareil mis en marche, on peut lire le temps de propagation en micro – séconde.la vitesse de propagation est donnée alors par l’équation suivante :
V = S/t 106
V : vitesse de propagation en m/sec S : distance entre les têtes en (m) T : temps en micro- seconde
Les essais ultrasonique ont été effectués sur des éprouvettes prismatiques (10 .10.40) cm3. figure IV.4: Essai ultrasonique.
IV.4.1.Les résultats de Vitesse longitudinale de son:
Tableau IV.4:Vitesse longitudinale de son des bétons optimaux.
Types du béton Epaisseur (cm)
Temps (us) Vitesse longitudinale de son (m/sec)
BTN (100%) 10 22,8 4367
BTR (100%) 10 23,3 4280
BT (70%N+30%R) 10 23,10 4310
B T (50%N+50%R)
10 22,8 4378
(Béton N) + FS 10 20,4 4902
(Béton R) + FS 10 20,99 4762
B (70%N+30%R) + FS
10 20,48 4882
B (50%N+50%R) + FS
10 20,89 4785
Discussion et interprétation
D’après le tableau ci-dessus, on constate que la plus grande vitesse enregistrée est celle obtenue avec le béton à base de granulats naturel +fumée de silice, dont la valeur est de 4902 m/s à l’âge de 28 jours ,c’est une vitesse qui est au moins élevée par rapport les autres types . Ce qui explique l’évolution de la compacité. Cette évolution de compacité est due, d’une part, à l’effet de la fumée de silice et le type des granulats en provoquant une structure plus compact. D’autre part cette amélioration de la densité est due à l’effet de l’utilisation de super plastifiant à forte efficacité.
En revanche la plus faible vitesse enregistrée est celle obtenue avec le béton à base de granulats recyclé total, dont la valeur est de 4280m/s à cause de la grande porosité.
IV.6.Conclusion:
Il y a une possibilité de fabrication d’un béton hautement résistant par l’incorporation partiel du granulat recyclé (70% GN+30 GR), de résistance à la compression environs de 65MPa dans 28 jours comparativement au béton à base de granulat Natural (100%) de résistance à la compression environs de 70 MPa dans 28 jours , c’est grâce à l’efficacité du super plastifiant qui permette de réduire le rapport E/L au-dessous de 0.30. et l'utilisation des ajouts finement broyé tel que le fumée de silice , aidera sans doute, à densifier la pâte de ciment et à réduire d'avantage la quantité d'eau et à l’aide encore d’un ciment dont son teneur en CA3 est extrêmement faible .
L’utilisation et la valorisation des granulats recyclés dans un BHP satisfait les conditions à d’état frais et donne une résistance satisfaisante et équivalente à un BHP à condition n’est pas dépassé 30% les gravillons recycles.
