REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE.
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE.
Université : de Jijel
Faculté des sciences et technologies Département de Génie Civil et Hydraulique
PROJET DE FIN D’ETUDE
En vue de l’obtention du Diplôme de MASTER ACADEMIQUE Filière : Travaux publics
OPTION : VOIES ET OUVRAGES D’ART
Réalisé par :
Thème proposé par :
BOUBAA Abdennour M
me: BOUNAR SAIDAT Fatma
KHELF Hocine
Promotion 2018
Thème
Etude de la durabilité des BHP
(Effet de la carrière des granulats sur la
résistance mécanique)
REMERCIEMENTS
Au terme de ce travail et des sciences, nous remercions tout d’abord, notre Dieu le tous puissant qui nous a donné la force, la volonté et la patience pour accomplir ce travail notre travail
dans les meilleures conditions.
Nous tenons à exprimer notre plus vifs remerciements à Mme : Bounar Fatma Saidat pour la proposition de ce sujet de recherche, sa grande patience, tous les encouragements qu’elle
n’a cessé de nous prodiguer, pour la confiance qu’elle nous a accordé. Nous la remercions pour l’aide qu’elle a su nous
apporter.
Nous voudrons exprimer notre gratitude pour toute l’aide apportée, envers toute l’équipe de laboratoire central à béton,
Rizzani de Eccher.
Nous remercions tous ceux qui ont contribué de prés ou de loin
à la réalisation de ce projet de fin d’étude.
Résumé
Le béton reste de nos jours le matériau le plus utilisé dans la construction. Aussi les études n'ont cessé de lui conférer des performances et des aptitudes nouvelles, afin de trouver un compromis entre l'ouvrabilité et la résistance.
La résistance à la compression est considérée comme la principale propriété caractéristique du béton. Les granulats font l’objet d’études de plus en plus poussées pour définir leurs propriétés et leurs caractéristiques.
L’objectif de ce travail de mémoire est d’étudier l’influence de carrière de granulat dans le béton BHP. Le programme expérimental à traité une étude comparative des résistances mécaniques en présence des différents granulats (carrière de Chekfa, carrière de Chelghoum, carrière de Constantine) de BHP de même formulation de base (rapport E/L égal à 0,3, volume de pâte), se différenciant principalement par le type de superplastifiant (SP1, SP2) et son dosage (1%, 2%).
à partir de cette base de données complétée par des analyses mécaniques et physico-chimiques sur les granulats.
L'étude de l’ensemble des résultats a permis d’établir des corrélations entre le comportement mécanique et les caractéristiques des granulats. Une synthèse des données récoltées durant ce travail de recherche montre que le granulat de Chekfa a une influence non négligeable sur les résistances mécaniques. En revanche les deux carrières Chelghoum et Constantine présente une compatibilité avec le superplastifiant SP2.
Mots clés : Béton à Haute Performance (BHP), granulat, granulométrie,
résistance mécanique.
صخلم
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Abstract
The concrete remains today the most used material in construction. Thus, studies have not cease to confer it's performances and new abilities in order to find a compromise between workability and resistance. Compressive strength is considered to be the main characteristic property of concrete. Aggregates are being studied more and more extensively to define their properties and characteristics. The purpose of this work is to focus on studying the influence of granular quarry in BFP concrete. the program will be based on a comparative study of the mechanical resistance in the presence of different aggregates (ratio E/L equal to 0.3, volume of paste), differentiating mainly by the type of superplasticizer (SP1, SP2) and its dosage (1%, 2%). from this completed database supplemented by mechanical and physicochemical analyzes on aggregates. The study of all the results made it possible to establish correlations between the mechanical behavior and the characteristics of aggregates. a synthesis of the data collected during this research work shows that the Chekfa granulate has a significant influence on the mechanical resistance. On the other hand, the two quarries Chelghoum and Constantine have a compatibility with the superplasticizers SP 2.
Keywords :
high performance concrete, aggregates, granulometry, mechanical resistance.
LISTE DES FIGURES
Figure 1.1: les différents composons du ciment ... 3
Figure 1.2 : les minéraux principaux du clinker [2] ... 5
Figure 1.3 : Influence de la surface spécifique sur la résistance à la compression [4]. .... 11
Figure 1.4: Représentation schématique de la microstructure du gel de C-S-H [5]. ... 12
Figure 2.1. Photo des différents types de granulats [8] ... 17
Figure 2.2. Modèle de la morphologie de l'auréole de transition d'un béton ordinaire [5] ... 22
Figure 2.3. Microstructure de la zone de contact entre la pate et le granulats . [5] ... 23
Figure 3.1 : Principe de défloculation [12] ... 29
Figure 3.2 : Viscosité en fonction du volume de la poudre [12] ... 30
Figure 3.3 : La floculation augmente le volume apparent des particules fines,défloculation obtenue ... 30
Figure3.4 : Relation entre la résistance à la compression et le rapport E/C [15] ... 32
Figure 3.5 : Béton ordinaire : fissures d’adhérence et fissures dans le mortier [17] ... 34
Figure 3.6 : béton à haute performance : Les granulats également fissurés [17] ... 34
Figure 3.7: Un organigramme pour l'obtention d'un BHP [12] ... 39
Figure 4.1: Colonne des tamis ... 44
Figure 4.2 : Définition de l’équivalent de sable ... 46
Figure 4.3 : Essai de pycnomètre ... 49
Figure 4.4: Appareil Micro-Deval ... 53
Figure 4.5 : Malaxeur et éprouvettes utilisés ... 56
Figure 4.6:Conservation des éprouvettes. ... 56
Figure 4.7 : montage expérimental pour l'essai d'absorption capillaire ... 59
Figure 5.1 : Courbe granulométrique granulat de Chekfa ... 64
Figure 5.2 : Courbe granulométrique carrière Chelghoum ... 65
Figure 5.3 : Courbe granulométrique carrière Constantine ... 65
Figure 5.4 : comparaison entre les trois granulats (Chekfa, Chelghoum et Constantine) de fraction 0/3 ... 66
Figure 5.5 : comparaison entre les trois granulats (Chekfa, Chelghoume et
Constantine) de fraction 3/8 ... 67 Figure 5.6 : Comparaison entre les trois granulats (Chekfa, Chelghoume et
Constantine) de fraction 8/15 ... 68 Figure 5. 7: Pourcentages des fines de granulat de différentes carrières ... 72 Figure 5.8 : Résistance mécanique à la compression (Mpa) (des différents bétons
(différente carrière, différent SP avec différent %) ... 76 Figure 5.9 : Evolution des coefficients d’absorption d’eau au cours de temps ... 78
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1.1 : composition minéralogique de clinker. [2] ... 4
Tableau 1.2: Désignation des différents types de ciment en fonction de leur composition. [3] ... 8
Tableau1.3: Composition des ciments courant. [3] ... 9
Tableau1.4: Composition minéralogique des ciments courant [3] ... 10
Tableau 1.5: classification des ciments en fonction de leur résistance normale [2] ... 10
Tableau 3.1: Resistance à la compression de BHP en fonction de rapport E/L [12] ... 26
Tableau 3.2: Les différentes classes de BHP [12] ... 26
Tableau 3.3: Analyse économique des BHP [14] ... 28
Tableau 4.1: résistance mécanique du ciment utilisé... 41
Tableau 4.2: Essai physique sur le ciment ... 41
Tableau 4.3: caractéristiques de SP1« VISCOCRETE 665 » haut réducteur d'eau ... 42
Tableau 4.4:caractéristiques de SP«POLYFLOW LRS 7200 » haut réducteur d'eau ... 42
Tableau 4.5 : Caractéristiques mécaniques des granulats ... 51
Tableau 4.6 : Formulation du béton pour 1 m
3... 54
Tableau 4.7: Les différentes classes de consistance selon la norme NF EN 206-1 ... 57
Tableau 5.1 : Analyse granulométrique (granulat de la carrière Chekfa) ... 63
Tableau 5.2 : Analyse granulométrique (granulat de la carrière Chelghoume) ... 63
Tableau 5.3 : Résultat de l’analyse granulométrique (granulat de la carrière Constantine)... 64
Tableau 5.4 : Caractéristiques physico-chimiques des sables 0/3 ... 69
Tableau 5.5 : Masse volumique et absorption d'eau des gravillons (3/8) ... 70
Tableau 5.6 : Masse volumique et absorption d'eau des gravillons (8/15) ... 70
Tableau 5.7 Pourcentage des fines de différentes fractions pour les trois carrières ... 71
Tableau 5.8 : Les valeurs Los-Angles et de Micro-deval ... 72
Tableau 5.9 : La masse volumique des trois carrières ... 73
Tableau 5.10: les résultats d’affaissement ... 74
Tableau 5.11: la résistance mécanique en MPa des différents bétons à l’échéance 3 jours, 7 jours calculé et à 28 jours... 75
Tableau 5.12: L’absorption d’eau de béton avec les granulats de Chekfa ... 77
TABLE DE MATIERES Remerciement
Résumé Abstract صخلم
Liste des figures Liste des Tableaux Introduction générale
Introduction générale ... 1
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire 1 Ciment ... 3
2 Fabrication du ciment ... 3
3 Constituants principaux des ciments ... 4
3.1 Le clinker (C) ... 4
3.2 Autres constituants des ciments ... 5
4 Les principales catégories de ciment ... 6
4.1 Classification des ciments en fonction de leur composition ... 6
4.2 Classification selon la composition minéralogique ... 9
4.3 Classification des ciments suivant leurs résistances à la compression.... 10
5 Effet de la granulométrie et de la surface spécifique des grains du ciment sur la résistance mécanique ... 11
6 La pâte de ciment ... 11
7 L’état de L’eau dans la pâte de ciment ... 13
8 Conclusion... 15
Chapitre 2 : Généralités sur les granulats 1 Définition ... 16
2 Intérêt des granulats dans le béton : ... 17
3 Caractéristiques des granulats ... 18
3.1. Caractéristiques géométriques des granulats ... 18
3.2. Caractéristiques physico-chimiques... 19
3.2.1. Nature de la roche ... 19
3.2.2. Impuretés ... 19
3.3. Caractéristiques mécaniques des granulats ... 20
4 Les spécifications des granulats pour béton ... 21
5 L’interface pâte de ciment/granulat ... 21
6 Conclusion... 24
Chapitre 3 : Les Bétons à hautes performances (BHP) 1 Définition des bétons à hautes performances (BHP) ... 25
2 Les caractéristiques essentielles des Bétons à Hautes Performances (BHP) ... 25
2.1. Fluidité ... 26
2.2. Des performances élevées aux jeunes âges ... 27
2.3. Des résistances mécaniques importantes à long terme... 27
2.4. Diminution de la porosité de la matrice cimentaire... 28
2.5. Optimisation de l’empilement granulaire ... 30
2.6. Rapport eau/ciment... 31
2.7. La durabilité ... 32
3 Le béton à haute performance (BHP) par rapport au béton ordinaire (BO) .... 33
4 Choix des matériaux pour les BHP ... 36
4.1. Sélection du ciment... 36
4.2. Sélection du superplastifiant ... 37
4.3. Sélection l’eau de gâchage ... 37
4.4. Sélection des granulats... 38
5 Conclusion... 40
Chapitre 4 : Matériaux utilisés et procédures expérimentales 1 Matériaux utilisés ... 41
1.1. Le Ciment ... 41
1.2. L’eau ... 41
1.3. Superplastifiant ... 42
1.4. Les granulats ... 43
2 Méthodes expérimentales ... 43
2.1. Sur granulats ... 43
2.1.1. Analyse granulométrique (NF EN 933-1) ... 43
2.1.1.1. Principe de l’essai ... 43
2.1.1.2. Equipement nécessaire ... 44
2.1.1.3. Conduite de l’essai ... 44
2.1.2. Mesure de la propreté des granulats ... 45
2.1.2.1. Essai d’équivalent de sable (NF EN 933-8) ... 45
2.1.2.2. Module de finesse (NF P 18-304) ... 48
2.1.3. Essai d’absorption d'eau des sables (NF EN 1097-6) ... 48
2.1.4. Essai d’absorption d'eau des gravillons (Panier triller) ... 50
2.1.5. Caractéristique mécanique des granulats ... 51
2.1.5.1. Essai Los Angeles (NF EN 1097-2) ... 51
2.1.5.2. Essai Micro-Deval pour gravillons(NF EN 1097-1) ... 51
2.2. Sur béton ... 54
2.2.1. Formulation des bétons étudiés ... 54
2.2.2. Conduite de l’essai ... 55
2.2.3. Fabrication et Conservationdes éprouvettes ... 55
2.2.4. Propriétés des bétons à l’état frais ... 56
2.1.5.3. L’essai d’affaissement ... 56
2.1.5.4. Masses volumiques ... 58
2.2.5. Propriétés des bétons à l’état durci ... 58
2.2.5.1. Essai de compression (NF P 18-406) ... 58
2.2.5.2. Mesure de l’absorption d’eau par capillarité ... 58
2.2.5.2.1. Equipements nécessaires ... 59
2.2.5.2.2. Conduite de l’essai ... 60
3 Conclusion... 61
Chapitre 5 : Résultats et Interprétations 1. Propriétés physiques ... 62
1.1. Analyse granulométrique par tamisage... 62
1.2. Comparaison des analyses granulométriques par fraction ... 66
1.3. Masses volumiques et absorption d’eau ... 69
1.4. Pourcentage des fines ... 71
2. Propriétés mécanique ... 72
2.1. Los-Angeles et Micro-deval ... 72
1. A l’état frais... 73
1.1. Masses volumiques ... 73
1.2. La consistance du béton (affaissement) ... 73
2. A l’état durci... 74
2.1. La résistance mécanique à la compression ... 74
2.2. L’absorption d’eau de béton avec les granulats de Chekfa... 77
3. Conclusion... 79
Conclusion générale et perspectives ... 80
annexe ... 82
Références bibliographiques ... 86
1
Introduction générale
Contexte et Problématique
Le béton est l’élément clé dans la construction, et présent toujours un emploi large et intensif.
Dans le but d’améliorer la durée de vie des ouvrages en génie civil, les bétons utilisés doivent répondre à des exigences de formulation et de performance très rigoureuse, le type de ciment, la présence d’ajouts cimentaire, le rapport eau/ciment, les différents types d’adjuvants, les dosages, le type ainsi que la taille des granulats sont quelques facteurs jouant un grand rôle sur la qualité finale d’un mélange.
Encore faut-il être mesure, en chantier, de mettre correctement le mélange en place (transport, consolidation, pris en finition), ainsi le béton doit posséder une bonne ouvrabilité pour faciliter la mise on œuvre sans modification de la performance mécanique ni de la durabilité.
Les BHP sont des bétons de consistance ferme à plastique qui développement de résistances mécaniques à court et long terme très élevée, la diminution de la porosité grâce à l’ajout de superplastifiant permet de défloculer les grains (les particules) de ciment et assurer aussi une maniabilité suffisante ; avec une quantité d’eau constante permet d’augmenter la fluidité de la pâte de ciment.
Les granulats font l’objet d’études de plus en plus poussées pour définir leurs propriétés et leurs caractéristiques.
Notre recherche concernant l’influence des carrières de granulats sur les différents paramètres de béton (résistance mécanique, masse volumique, l’absorption...).
Objectifs
Ce projet de recherche a pour objectif d’étudier l’influence des différents granulats
(carrière de Chekfa, carrière de Chelghoum, carrière de Constantine) sur des
résistances mécaniques de BHP de même formulation de base (rapport E/L égale à 0,3,
volume de pâte), se différenciant principalement par le type de superplastifiant (SP1,
SP2) et son dosage (1%, 2%). Et aussi Faire une étude comparative des résistances
mécaniques en présence de différents granulats.
2
Plan de la recherche
Ce travail de recherche est divisé en cinq chapitres.
Le chapitre 1, chapitre 2 et chapitre 3 portent sur une recherche bibliographique générale sur la matrice cimentaire, le granulat et le béton BHP.
En suit dans le chapitre 4 nous établirons un programme expérimentale par un protocole proposé des essais à faire avec une description et comparaison entre les différents matériaux utilisés concernant notre étude (granulats et superplastifiant).
Dans le dernier chapitre, nous présenterons l’ensemble des résultats expérimentaux et l’analyse des résultats des différents mélanges obtenues durant ce travail avec des observations et interprétations des résultats obtenues.
Ce mémoire se terminera par une conclusion récapitulant les principaux résultats de cette recherche et dégagera les perspectives à ce travail.
Chapitre 1
Généralités sur la matrice cimentaire
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
3
1 Ciment
Le ciment est l’ingrédient essentiel pour la fabrication du béton. C’est par définition un matériau dont les propriétés de liaison et de cohésion permettent de lier en un ensemble compact des fragments de matériaux. C’est un liant hydraulique à la base de calcaire et d’argile, le ciment est fabriqué en cuisant vers 1450˚ C un mélange de calcaire (80%) et d’argile (20%) appelé Cru Figure 1.1.
L’argile, principalement composé de silicates d’alumine, se divise sous l’effet de la chaleur en ses constituants silice et alumine, qui se combinent ensuite à la chaux provenant des silicates et des aluminates de chaux, on obtient alors des modules durs, appelés Clinkers [1].
Figure1.1: les différents composons du ciment
2 Fabrication du ciment
Le ciment est fabriqué à partir de calcaire et d’argile : 80 % + 20 % respectivement. Le ciment est fabriqué (par voie sèche) selon le processus suivant:
✓ Extraction de matière première de la carrière.
✓ Concassage primaire de la matière première.
✓ Concassage secondaire de la matière première en taille plus petite.
✓ Broyage de la matière concassée.
✓ Dosage et homogénéisation de la farine crue (matière broyée).
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
4
✓ Phase de préchauffage de la farine crue (et précalcination) à 850° C,
puis la cuisson dans un four rotatif incliné à une température généralement de 1450° C. le produit sortant du four s’appelle le clinker.
✓
Broyage du mélange : clinker + gypse (≈ 5%) + ajouts éventuels.
✓ Le produit fini (ciment) est alors prêt pour être expédié en sacs, en vrac.
3 Constituants principaux des ciments 3.1 Le clinker (C)
Le clinker est un constituant qui résulte de la cuisson, à 1450℃, d'un mélange composé d'environ 80 % de calcaire (qui apporte le calcium) et de 20 % de matériaux aluminosilicates (notamment les argiles qui apportent le silicium, l'aluminium et le fer) Tableau 1.1.
Tous les ciments ont pour constituant de base le clinker qui assure la fonction liante grâce à laquelle on passe d’un état initial de fluide modulable à un état final de solide mécaniquement résistant; « la norme NF P 18-301 » spécifie que le clinker doit être constitué d‘au moins deux tiers en masse de silicates de calcium.
Le clinker est accompagné de sulfate de calcium (le gypse) nécessaire pour régulariser la prise (le ciment reste coulable pendant une période suffisamment longue afin de permettre sa mise en place) Figure 1.2. [2]
Tableau 1.1 : composition minéralogique de clinker. [2]
Constituants Composition et abréviation
Taux (%) Appellation abrégée
Silicate tricalcique
3𝐶𝑎𝑜. 𝑆𝑖𝑜2 45-65 𝐶3S
Silicate bicalcique
2𝐶𝑎𝑜. 𝑆𝑖𝑜2 15-25 𝐶2S
Aluminate tricalcique
3𝐶𝑎𝑜. 𝐴𝑙2𝑜3 0-15 𝐶3A
Alumino-ferrite
tétracalcique 4𝐶𝑎𝑜. 𝐴𝑙2𝑜3.𝐹𝑒2𝑜3 0-10 𝐶4AF
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
5 Figure 1.2 : les minéraux principaux du clinker sous MEB. [2]
3.2 Autres constituants des ciments
Associés au clinker, les autres constituants modifient les propriétés du ciment grâce à leurs caractéristiques chimiques ou physiques ; dans la mesure où ils sont des sous-produits d’autres industries, ils contribuent aussi à en amoindrir le prix de revient, On appelle «Constituant principal », un constituant entrant dans la composition du ciment dans une proportion excédant5% en masse.
a) Laitiers granulés de haut fourneau :
Matériaux issu de l’industrie de la fonte dans les hauts fourneaux. Il est composé principalement de chaux (45-50%), de silice (30-35%), d’alumine (10-15%) et de magnésie (7-10%).
b) Pouzzolanes naturelles :
Les pouzzolanes naturelles sont des substances d’origine volcanique ou des roches sédimentaires. Elles sont composées de silice réactive (dans des proportions supérieure à 25%), d’alumine et de fer.
c) Cendres volantes siliceuses ou calciques :
Ce sont des produits pulvérulents de grande finesse, provenant du dépoussiérage des gaz de combustion des centrales thermiques. On distingue:
➢ Les cendres volantes siliceuses (V) qui ont des propriétés pouzzolaniques.
➢ Les cendres volantes calciques (W) qui ont des propriétés hydrauliques et
parfois pouzzolaniques.
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
6
d) Schistes calcinés :
Ce sont des schistes que l’on porte à une température d’environ 800 °C dans un four spécial. Finement broyés, ils présentent de fortes propriétés hydrauliques et aussi pouzzolaniques
e) Calcaires (CAL) :
Les calcaires sont considérés comme des constituants principaux du ciment. Ils doivent présenter une proportion de carbonate de calcium CaCO3 supérieure à 75% en masse.
f) Fumées de silice (SF) :
Particules sphériques très fines ayant une très haute teneur en silice (≥ 85 %), elles sont issues de l’industrie de fabrication du silicium ou des alliages à base de silicium.
g) Filler calcaire [NF P18-508] :
Les fillers calcaires sont des produits secs finement divisés, obtenus par broyage et/ou sélection, provenant de gisement de roches calcaires pouvant être dolomitiques, massives ou meubles.
Les fillers calcaires conformes à la norme NFP18-508 sont du type inerte selon la norme EN 206-1et sont substituables au ciment au sens et sous les conditions de cette norme.
h) Fillers :
Ce sont des constituants secondaires des ciments, c’est-à-dire qu’ils ne peuvent jamais excéder 5% en masse dans la composition du ciment. Ce sont des matières minérales, naturelles ou artificielle qui agissent par leur granulométrie, sur les propriétés physiques des liants (maniabilité, pouvoir de rétention d’eau) [2].
4 Les principales catégories de ciment
Les ciments peuvent être classés en fonction de leur composition et de leur résistance normale :
4.1 Classification des ciments en fonction de leur composition
Les ciments constitués de clinker et des constituants secondaires sont classés en
fonction de leur composition, en cinq types principaux par les normes NF P15-301
et ENV 197-1. Ils sont notés CEM et numérotés de 1 à 5 en chiffres romains dans
leur notation européenne.
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
7
•
CEM I: Ciment Portland (CPA).
•
CEM II: Ciment portland composé (CPJ).
•
CEM III: Ciment de haut fourneau (CHF).
•
CEM IV: Ciment pouzzolanique (CPZ).
•
CEM V: Ciment au laitier et aux cendres (CLC) [3].
La dénomination du ciment se présente comme suit
CEM II / B - M (S-V) 42,5N PM-ES-CP2*
CEM II : ciment Portland composé
B :Quantité de constituants principaux autres que le clinker (en % d’ajout) : A : de 6 à 20%
B : de 21 à 35 %
C : de 36 à 65 % (laitier pour les CEM III)
M :Ciment avec au moins 2 constituants principaux autres que clinker.
(S-V) :Noms des constituants principaux : S : laitier granulé de hauts fourneaux
V : cendres volantes siliceuses W : cendres volantes calciques
L ou LL : calcaire (en fonction du taux de carbone organique) D : fumée de silice
P ou Q : matériaux pouzzolaniques T : Schiste calciné
42,5 :Classes de résistance (résistance caractéristique minimum à 28 jours exprimée en MPa) : 32,5 ou 42,5 ou 52,5.
N :Sous-classes de résistance (résistance caractéristique minimum à 2 jours exprimée en MPa).
N : Normal R : Rapide
PM-ES-CP2 :Caractéristiques complémentaires PM : ciment pour travaux à la mer
ES : ciment pour travaux en eau à haute teneur en sulfatesCP : ciment à teneur en
sulfures limitée La proportion (en masse) des différents constituants est indiquée
dans le tableau1.2 Les constituants marqués d’une étoile (*) sont considérés comme
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
8
constituants secondaires pour le type de ciment concerné; leur total ne doit pas dépasser 5%. (Les fillers sont considérés comme des constituants secondaires) [3].
Tableau 1.2: Désignation des différents types de ciment en fonction de leur composition [3].
Cime nt portla
nd
Ciment composé Ciment de haut fourneau
Ciment pozzolanique
Ciment laitier Et aux cendres
CPJ- CEM I
CPJ- CEM
II/A
CPJ- CEM
II/B
CHF- CEM III/A
CH F- CE M III/B
CLK - CE
M III/C
CPZ- CEM IV/A
CPZ- CEM IV/B
CLC - CE
M V/A
CLC - CE
M V/B
Clinker(K) /95% /80%≤9 4%
/65%≤7 9%
/35%≤6 4%
/20
%
≤34
%
/5%
≤19
%
/65%
≤90
%
/45%
≤64
% /40
%
≤64
% /20
%
≤39
%
Laitier (s) *
6% ≤
Total
≤20%
(fumée De Silice
≤ 10%)
21% ≤
Total
≤35%
(fumée De Silice
≤ 10%)
/36%
≤65%
/66
%
≤80
% /81
%
≤95
%
* *
/81
%
≤30
% /31
%
≤50
% Pouzzola
nes (Z)
* * * * 10%
≤
Total
≤35
% (fum
ée
≤10) 36%
≤
Total
≤55
% (fum
ée
≤10) 18%
≤
Tota l
≤30
%
31%
≤
Tota l
≤50
% Cendre
Siliceuses (V)
* * * *
Fumée de
Silice (D) * * * * * *
Cendres Calciques
(W)
* * * * * * * *
Schistes
(T) * * * * * * * *
Calcaires
(L) * * * * * * * *
Fillers
(F) * * * * * * * * * *
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
9
4.2 Classification selon la composition minéralogique
La norme européenne NF EN 197-1, mise en vigueur depuis février 2001, classe les ciments en 27 types de ciments courants regroupés en cinq types principaux selon le dosage en masse des constituants minéraux et illustrés sur le Tableau 1.3.
Tableau1.3: Composition des ciments courant. [3]
Type de
ciment Notation Clinker
En%
Addition En%
CEM I Ciment portland CEM I 95-100 -
CEM II
Ciment portland au laitier CEM II /A-S 80-94 6-20 CEM II / B-S 65-79 21-35 Ciment portland à la fumé de cilice CEM II / A-D 90-94 6-10 Ciment portland à la pouzzolane naturelle CEM II / A-P 80-94 6-20 CEM II / B-P 65-79 21-35 Ciment portland à la pouzzolane naturelle calcinée CEM II / A-Q 80-94 6-20
CEM II / B-Q 65-79 21-35 Ciment portland aux cendres volantes siliceuses CEM II / A-V 80-94 6-20
CEM II / B-V 67-79 21-35 Ciment portland aux cendres volantes calciques CEM II / A-W 80-94 6-20
CEM II / B-W 65-79 21-35 Ciment portland au schiste calciné CEM II / A-T 80-94 6-20
CEM II / B-T 65-79 21-35
Ciment portland au calcaire
CEM II / A-L 80-94 6-20 CEM II / B-L 65-79 21-35 CEM II / A-LL 80-94 6-20 CEM II / B-LL 65-79 21-35
Ciment portland composé CEM II / A-M 80-94 6-20
CEM II / B-M 65-79 21-35
CEM III Ciment de haut fourneau
CEM 35-64 36-65
CEM 20-34 66-80
CEM 5-19 81-95
CEM IV Ciment pouzzolane CEM 65-89 11-35
CEM 45-64 36-55
CEM V Ciment composé CEM 40-64 36-60
CEM 20-38 61-80
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
10
Tous les ciments courants peuvent contenir jusqu`a 5% de constituants secondaires. Le CEM V/A contient entre 18%-30 % de laitier de haut fourneau tandis que le CEM V/B contient entre 31%-50 % de laitier de haut fourneau. La composition minéralogique des différents types de ciments est donnée dans le Tableau 1.4.
Tableau1.4: Composition minéralogique des ciments courant [3]
TYPE Finesse Blaine m2/kg Valeurs des composants en%
𝐶3S 𝐶2S 𝐶2A 𝐶2A F
CEM I 369 54 18 10 8
CEM II 377 55 19 6 11
CEM III 548 55 17 9 8
CEM IV 340 42 32 4 15
CEM V 373 54 22 4 13
Ciment blanc - 33 46 15 2
4.3 Classification des ciments suivant leurs résistances à la compression Trois classes sont définies en fonction de la résistance normale à 28 jours tableau 1.5.Chacune d’entre elles se divise en deux sous-classes <N> et <R>. La sous classe <R> désigne des ciments dont les résistances au jeune âge sont élevées.
Elles doivent respecter les spécifications et valeurs garanties du tableau .les valeurs en italiques sont les valeurs garanties lorsqu’elles sont inferieures aux valeurs spécifiées. Les valeurs entre parenthèses sont celles indiquées par la norme NF P15-301 lorsqu'elles sont plus exigeantes que les valeurs indiquées par la norme européenne [2].
Tableau 1.5: classification des ciments en fonction de leur résistance normale[2]
Classe de résistance
Résistance à la compression [N/mm2]
Début de prise [min]
Au jaune âge Résistance courante à 28 jours
2 jours 7 jours Mini Maxi
32.5 N - - ≥32.5 ≤ 52.5 ≥ 75
32.5 R ≥ 10.0 - ≥ 32.5 ≤ 52.5 ≥ 75
42.5 N ≥10.0 - ≥42.5 ≤ 62.5 ≥ 60
42.5 R ≥20.0 - ≥ 42.5 ≤ 62.5 ≥ 60
52.5 N ≥ 20.0 - ≥52.5 - ≥ 45
52.5 R ≥30.0 - ≥ 52.5 - ≥ 45
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
11
5 Effet de la granulométrie et de la surface spécifique des grains du ciment
sur la résistance mécanique
La granulométrie a un effet important sur le développement des résistances du ciment. Avec une granulométrie “serrée” qui permet d’obtenir une compacité maximale, on peut obtenir des résistances élevées sans pour autant augmenter la surface spécifique du ciment (cm
2/g). Cette dernière caractérisée par la finesse Blaine des grains est de l’ordre de 3000 à 3500 (cm
2/g pour le ciment, dans les cas courants. Plus la finesse Blaine est grande, plus la vitesse des réactions d’hydratation est élevée et plus les résistances mécaniques au jeune âge sont grandes, toutefois le retrait sera plus important. En outre, la finesse Blaine influence la plasticité et la cohésion de la pâte de ciment à l’état frais, ainsi que son pouvoir de rétention d’eau Figure 1.3 [4]
Figure 1.3 : Influence de la surface spécifique sur la résistance à la compression [4].
6 La pâte de ciment
La pâte de ciment correspond à l’ensemble ciment + additions + eau + air + adjuvants. La pâte présente à l’intérieur du béton, joue à la fois le rôle de liantet de remplissage.
La pâte de ciment durcie est le constituant le plus complexe. En effet, à une
échelle plus petite, ce solide est composé de plusieurs familles d’hydrates.
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
12
• Le silicate de calcium hydraté : ou C-S-H, constitue 50 à 70 % de la pâte de
ciment. Le silicate de calcium hydraté est le principal constituant de la pâte de ciment durci. Il existe plusieurs variétés de silicates de calcium hydratés, différant de par leur structure, appelées C-S-H (de composition
(𝐶𝑎𝑂)𝑋(𝑆𝑖𝑂2)(𝐻
2𝑂)𝑌où les valeurs de x et y dépendent de la teneur en calcium et en silicates dans la phase aqueuse. Les C-S-H présentent une grande surface spécifique et une porosité d’environ 28% Les surfaces des C- S-H sont de plus très attractives. Elles adhèrent entre elles et avec les autre éléments constitutifs du béton (sable, granulats, portlandite...), ce qui explique le rôle de colle du ciment. Les particules de C-S-H se présentent sous la forme de fibres formées de lamelles enroulées sur elles-mêmes.
Chaque lamelle est constituée de 2 à 4 feuillets simples. Ces feuillets peuvent avoir un mouvement relatif entre eux, réversible ou non lors du chargement. Ainsi, la pénétration ou le départ de l’eau des espaces interlamellaires (entre lamelles) et interfoliaires (entre feuillets) est possible [5].
Figure 1.4: Représentation schématique de la microstructure du gel de C-S-H. [5]
• La portlandite Ca(𝑂𝐻)2
(ou hydroxyde de calcium), se présente sous forme
de plaquettes hexagonales d'une cinquantaine de micromètres de longueur
et de quelques micromètres d'épaisseur. Elle représente en moyenne 20 %
de la pâte de ciment, a peu d’importance du point de vue de la résistance
mécanique et diminue la durabilité du béton du fait de sa solubilité dans
l’eau. On cherche donc à limiter sa proportion, en ajoutant par exemple de la
fumée de silice qui, par réaction pouzzolanique, permet de la transformer en
silicate de calcium hydraté.
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
13
• Les aluminates de calcium hydraté sous forme d’Ettringite ou de C4
AH
13➢
Sous forme d’Ettringite (3CaO-𝐴𝐿
2𝑂3-3Ca𝑆𝑂
4-32𝐻
2O), ils se présentent comme des aiguilles creuses. Sa croissance peut altérer la structure de la pâte de ciment en agissant comme des micro- vérins qui créent des pressions internes pouvant provoquer une fissuration préjudiciable à la durabilité du matériau.
➢ Sous forme de 𝐶4𝐴𝐻13
(4CaO-𝐴𝐿
2𝑂3− 13𝐻2O), ils se présentent comme des plaquettes assemblées en ‘rose des sables’, sans propriétés particulières [5].
7 L’état de L’eau dans la pâte de ciment
L’eau est un des constituants de base du béton. Elle est généralement classifiée selon la nature de sa liaison avec la pâte de ciment hydratée. Les catégories présentées ci-dessous, issues d'anciens travaux décrivent les différents types d’eau évaporables selon la force de la liaison.
•
L’eau libre et capillaire : elle n’est pas soumise aux forces d’attraction des surfaces solides. Elle se trouve principalement dans les pores capillaires de dimensions supérieures à 10 μm (gros pores et fissures).
•
L’eau adsorbée : l’eau est adsorbée sur les parois des surfaces externes des particules.
➢
Physiquement : les forces d’attraction sont de type Van-der-Waals. L’eau est énergétiquement liée et confinée dans les pores de très petites tailles entre les surfaces des cristaux.
➢
Chimiquement : des électrons sont mis en commun entre l’eau et la surface solide. Ainsi, la structure de la molécule d’eau est modifiée (dissociation par rupture de la liaison covalente O-H).
•
L’eau chimiquement combinée : elle a réagi chimiquement avec le ciment pour former un nouveau produit, comme le C-S-H ou l’Ettringite.
L’eau présente dans les C-S-H et celle présente dans les zones d’adsorption
empêchée jouent un rôle majeur dans le comportement différé du béton. Leurs
caractéristiques sont les suivantes :
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
14
•
L'eau dans les C-S-H : on peut identifier dans la structure des C-S-H la présence de l’eau sous trois formes, classées ici par ordre décroissant d’énergie de liaison avec le solide.
➢
L’eau hydroxyle (groupement O-H) : elle est liée aux atomes de silicium et de calcium à la surface des feuillets.
➢
L’eau interfoliaire (ou interfeuillet) : elle est liée aux feuillets par des groupements hydroxyles. Elle intervient dans la cohésion intrinsèque de la lamelle.
➢
L’eau interlamellaire: elle est soit fixée à la surface des lamelles par un hydroxyle, soit lié à d’autres molécules d’eau.
•
L'eau dans les zones d’adsorption empêchée: dans ces zones, l’eau
fortement adsorbée est sous pression, dite de disjonction, de l’ordre de 130 MPa
Cette pression s’oppose aux forces d’attraction qui existent entre les particules de
C-S-H et qui maintiennent la structure du squelette. Cette pression semble être à
l’origine également du retrait de dessiccation et sa relaxation dans le temps
semble être responsable de l’aspect vieillissant à long terme du fluage. Cette eau
est ainsi un élément structurel à part entière du matériau, capable de transmettre
localement les contraintes [5].
Chapitre 1 : Généralités sur la matrice cimentaire
15
8 Conclusion
Dans ce premier chapitre nous avons exposé une analyse bibliographique sur la matrice cimentaire en générale afin de bien comprendre les caractéristiques des matériaux cimentaires. Nous avons présenté tout d’abord un rappel sur le ciment et une description détaillée sur les différentes catégories de ciment, ses classifications, en suite on a présenté le rôle d’eau dans la pâte de ciment.
Dans le chapitre suivant nous allons présenter une autre bibliographie sur le
granulat pour préparer un béton BHP.
Chapitre 2
Généralités sur les granulats
Chapitre 2 : Généralités sur les granulats
16
1 Définition
Les granulats Sont définis par la norme P18-540, comme un ensemble de grains minéraux, destinés à la confection des mortiers, des bétons, des couches de fondations, de bases de roulement des chaussées et des assises et des ballasts de voies ferrées [7].
Les granulats constituent le squelette du béton et ils représentent, environ 80 % du poids total du béton. Ils sont constitués de Sables (Gros et Fin) et de gravier.
Cependant, les granulats doivent satisfaire à certaines exigences de qualité pour qu’ils soient utilisés dans le béton. [6]
Les dimensions de ces granulats varient d’un dixième à plusieurs dizaines de millimètres. La norme française XP P 18-540 donne une définition des principales divisions granulométriques des granulats :
➢ Sable avec 1 mm< D ≤ 6,3 mm
➢
Gravillon avec d ≥ 1 mm et D ≤ 125 mm
➢ Gravier avec D > 6,3 mm.
Ils proviennent dans la plupart des cas des roches naturelles. Leur utilisation pour la confection d’un béton est motivée par le faible coût volumique, par une meilleure durabilité et stabilité volumétrique par rapport au mélange ciment-eau.
La forme, la texture de la surface et la concentration en granulats influent d’une manière considérable sur le comportement du béton à l’état frais et à l’état durci [2].Les granulats jouent un rôle important dans le comportement du béton. Leur influence est très forte en termes de performances mécaniques. En effet, ceux-ci présentent de meilleures caractéristiques mécaniques que la pâte de ciment (pour les BO à température ambiante).
Pour obtenir un béton ayant de bonnes caractéristiques, plusieurs paramètres
entrent en jeu dans le choix des granulats : la qualité, la minéralogie, la forme et
une granulométrie appropriée associée [5].
Chapitre 2 : Généralités sur les granulats
17
2 Intérêt des granulats dans le béton
•
Intérêt économique : Diminution de la quantité de liant (ciment et addition).
•
Intérêt technique : Limitent les variations dimensionnelles dans le béton (les granulats sont plus rigide que la pâte de ciment) [6].Les différents types de granulats:
Les granulats utilisés pour le béton sont d'origine naturelle, artificielle ou recyclée Figure 2.1.
•
Naturels : issus de roches meubles ou massives extraites in situ et ne subissant aucun traitement autre que mécanique (c’est-à-dire concassage, broyage, criblage, lavage, sélection).
•
Artificiels : lorsqu’ils proviennent de la transformation à la fois thermique et mécanique de roches ou de minerais.
•
Recyclés : lorsqu’ils proviennent de la démolition d’ouvrages ou lorsqu’ils sont réutilisés. [8]
Figure 2.1. Photo des différents types de granulats [8].
De même que la composition minéralogique, la structure des roches est un
élément important dans leur classification, puisqu'elle constitue une indication sur
la manière dont les assemblages de minéraux sont réalisés dans la roche (par
exemple, la composition minéralogique d'un gneiss est à peu près la même que
Chapitre 2 : Généralités sur les granulats
18
celle du granite, mais sa structure est en lit alors que le granite est grenu). On peut distinguer cinq structures de base suivant l'ordre de grandeur de la dimension de cristaux :
· Macrogrenue………..10 mm
· Grenue……….1 mm
· Microgrenue…………...…...0,1 mm
· Cryptocristalline………..0,01 mm
· Vitreuse………...<1 μm
Lors de la sélection des granulats, il est nécessaire de connaître la texture et la classe chimique de la roche. Un granulat à texture vitreuse, issu d'une roche magmatique acide, peut favoriser le développement des réactions alcalis-silice.
De même, la surface de contact entre les minéraux dans une roche constitue une surface de faiblesse où peut se développer une microfissure interne.
Habituellement, cette microfissuration influence considérablement le comportement mécanique de cette roche.
3 Caractéristiques des granulats
Les granulats sont caractérisés par des spécificités qu’ils doivent satisfaire pour réaliser une bonne utilisation dans différents domaines. Ces spécifications dites caractéristiques des granulats sont bornées par des normes et des exigences.
Elles servent à prendre en compte l’utilisation, la fiabilité, l’économie en se basant sur les recherches et les expériences scientifiques.
3.1. Caractéristiques géométriques des granulats
La forme et la rugosité des granulats ont une grande influence sur la compacité du
mélange granulaire, qui est également sensible à la granulométrie (distribution de
taille des granulats utilisés dans un béton donné). Les granulats peuvent avoir des
formes sphériques, cubiques, nodulaires, plates ou allongées. Ces
caractéristiques, ainsi que l'état de surface des grains influent sur l'aptitude à la
mise en place du béton frais, la résistance mécanique et durabilité du béton durci
Généralement, l'usage des granulats roulés dans la technologie classique du
béton est préféré à celui des granulats concassés, car ils sont supposés conférer
Chapitre 2 : Généralités sur les granulats
19
une meilleure ouvrabilité au béton. En revanche, les granulats concassés sont réputés développer une meilleure liaison avec la pâte de ciment [8].
La forme et l’étendue granulaire des granulats vont influencer la compacité du mélange granulaire. La forme peut être définie par les indices d’allongement et d’aplatissement dépendant des dimensions géométriques d’un granulat. Ainsi les granulats peuvent être plus ou moins ronds, sous forme de plaquettes ou d’aiguilles, anguleux ...
L’étendue granulaire va être caractérisée par la granulométrie qui représente la distribution de taille des granulats utilisés dans un béton donné. Cette distribution doit permettre une réduction du volume des vides afin d'améliorer la compacité du béton [5].
3.2. Caractéristiques physico-chimiques 3.2.1. Nature de la roche
Les granulats doivent provenir de roches stables, c’est-à-dire inaltérables à l’air, à l’eau et au gel. Sont interdits, en particulier, les granulats de roches feldspathiques ou schisteuses se décomposant à l’aire ou à l’eau (précautions particulières).
•
S’il est employé pour réaliser des constructions devant résister à des températures élevées, le granulat doit être indécomposable à ces températures et présenter des coefficients de conductibilité thermique et de dilatation très faibles.
3.2.2. Impuretés
Le granulat ne doit pas contenir d’impuretés dont la nature ou la teneur puissent nuire aux propriétés essentielles du béton (résistance, imperméabilité, durabilité, etc.). Ces impuretés sont soit prohibées, soit seulement tolérées.
a)Impuretés prohibées :
Le granulat ne doit pas contenir de particules de charbon, de bois ou de leurs
résidus (coke, cendres, mâchefer, braise, etc…). Les grains appartenant aux
catégories (gravillons) et (pierres cassées) ne doivent pas être recouverts d’une
pellicule d’argile, de farine ou autre revêtement adhérent (qui risque de les isoler
du liant).
Chapitre 2 : Généralités sur les granulats
20
b) Impuretés tolérées
•
Sulfates et sulfures
Le peut contenir de faibles quantités de sulfates (gypse) et de sulfures (pyrites) sous réserve que sa teneur en soufre total, exprimée en anhydride sulfurique
𝑆𝑂3,ne dépassé pas 1℅ en masse. La répartition de ces impuretés doit être uniforme. Les grains qui les constituent doivent avoir un volume inférieur à 0,5𝑐𝑚
3.
•
Matière organique
Les matières organiques ne doivent exister qu’en proportion suffisamment faible pour que l’essai carborimétrique donne une coloration moins foncée que la (couleur type) définie dans l’essai carborimétrique, des essais peuvent être effectués dans laboratoire officiel par les deux parties. Ils doivent montrer que les matières organiques ne nuisent pas au béton (leur présence est particulièrement dangereuse pour le béton alumineux).
•
Eléments très fins : argiles, vase et matières solubles
Ces éléments ne doivent exister que sous forme de particules régulièrement réparties dans la masse. La proportion de matières susceptibles d’être éliminées par décantation ne doit pas excéder 5%. [19]
3.3. Caractéristiques mécaniques des granulats
La plupart des caractéristiques mécaniques des granulats présentées dans la littérature ne sont pas déterminées à partir des essais usuels de traction ou de compression que l'on effectue sur des éprouvettes de béton. La résistance des granulats est obtenue par des essais indirects, des essais de résistance au choc et à l’usure. En général, la résistance et l’élasticité des granulats dépendent de leur composition minéralogique, de leur texture et de leur structure. Il existe deux essais mécaniques des granulats sont micro-Deval et Los-Angeles.
La résistance mécanique des granulats n'intervient pas directement sur la porosité
et la performance mécanique du béton, mais elle peut influer indirectement : un
gravillon provenant d'un calcaire tendre contient toujours des fines dues au
concassage et aux opérations de chargement, transport, déchargement et parfois
Chapitre 2 : Généralités sur les granulats
21
au malaxage lorsqu'on utilise un malaxeur à pâles mobiles [5] Les roches tendres (ou mi-dures)concernées, les calcaires, sont d’autant plus poreuses quelles sont plus tendres et, souvent, la dureté et la porosité varient fortement d'un point à l'autre de la carrière [5].
4 Les spécifications des granulats pour béton
La norme expérimentale XP P 18-540 définit les caractéristiques des granulats pouvant être utilisés pour la confection des bétons hydrauliques.
La norme distingue quatre familles de granulats: les fillers, les sablons, les sables et les gravillons, et également quatre catégories pour les granulats naturels A, B, C et D et cinq catégories pour les granulats recyclés: A, B, C, D, et E par ordre de qualité décroissante du point de vue des performances du béton [3]. Elle définit aussi les règles de conformité de la granularité en spécifiant les limites admissibles [8].
5 L’interface pâte de ciment/granulat
La liaison qui s’établit au cours de l’hydratation entre la pâte de ciment et les
granulats se traduit par une zone de pâte particulière appelée "auréole de
transition" ou interface pâte/granulats. Son épaisseur augmente avec la taille des
granulats mais est toujours inférieure à 50 μm. Elle se caractérise par une porosité
30% plus importante que celle de la pâte de ciment et une orientation
préférentielle des hydrates Figure 2.2 [5].
Chapitre 2 : Généralités sur les granulats
22 Figure 2.2. Modèle de la morphologie de l'auréole de transition d'un béton ordinaire [5].
On observe une zone de pâte hydratée particulière autour des granulats. La première couche la plus proche de la surface des granulats, très compacte, est composée de cristaux de portlandite orientés perpendiculairement aux granulats.
La deuxième couche d’épaisseur approximative de 0,5 μm est composée de feuillets de C-S-H. Après une deuxième couche de portlandite Ca(OH)2, nous passons dans la zone de forte porosité avec des grains de grande dimension et de faible cohésion et par conséquent de moindre résistance mécanique par rapport à la matrice. Cette zone représente le point faible des bétons soumis aux sollicitations mécaniques et les premières fissures contournent les granulats et passent à travers la matrice [5].
La nature des granulats influence la qualité de la zone de transition. Les granulats
calcaires (réactifs) présentent les plus fortes liaisons avec la pâte de ciment du fait
des réactions chimiques qui se produisent au cours du temps et augmentent les
Chapitre 2 : Généralités sur les granulats
23
forces d’adhésion. La réaction entre le 𝐶𝑎𝐶𝑂
3provenant des granulats calcaires et les aluminates tricalciques et les alumino-ferrites tétracalciques engendrent une formation de monocarbo - aluminates de calcium ([𝐶𝑎
2𝐴𝑙(𝑂𝐻)6. 𝐻2𝑂]2𝐶𝑂3. 9𝐻
2𝑂).Ainsi, la zone de transition entre les granulats calcaires et la pâte de ciment est ainsi plus résistante et de perméabilité plus faible. L’augmentation de la résistance du matériau béton obtenue avec les granulats de cette nature contrairement aux granulats de type quartz (comme les granulats siliceux) qui sont neutres par rapport à la pâte de ciment.
Si pour les bétons ordinaires, l’auréole de transition est d’environ 50 μm, son épaisseur pour les BHP est limitée à 12 μm. Certaines sources signalent même l’absence de la zone de contact dans les BHP. Pour expliquer ces différences, il a été constaté que la qualité de la zone de transition dépendait du rapport E/C.
Lorsque ce rapport augmente, cette zone devient plus épaisse et poreuse, et donc moins résistante [5].
En outre, l’ajout de fumée de silice dans de nombreuses formulations de BHP entraîne la consommation de la portlandite par réaction pouzzolanique pour former des C-S-H, néanmoins différents de ceux formés lors de l’hydratation des
𝐶3𝑆 ou 𝐶2𝑆. La Figure 2.2illustre ce phénomène avec la présence de cristaux deportlandite dans la zone de transition orientés perpendiculairement aux granulats pour un BHP sans fumée de silice et leurs absences pour le BHP avec fumée de silice. La formation de ces C-S-H génère une réduction de la porosité également accentuée par l'effet de remplissage (effet filler) de cette fine, améliorant ainsi les performances mécaniques du matériau [5].
Figure 2.3. Microstructure de la zone de contact entre la pate et le granulat [5].
Chapitre 2 : Généralités sur les granulats
24
