Rhéologie des matériaux en cours de prise
Rhéologie des matériaux en cours de prise
Dans le cadre de la thèse de M. Dierkens (2005), le vibroscope, dispositif développé au laboratoire depuis 1990, a été utilisé sur matériaux à base de ciment : d’une part pour comparer l’évolution mécanique de bétons et mortiers et d’autre part, pour caractériser le rôle de divers adjuvants sur la rhéologie de ces bétons et mortiers, et enfin, pour suivre les phases de rupture et maturation des graves traités à l’émulsion de bitume.
Ces matériaux sont hétérogènes et fortement évolutifs en cours de prise. Les bétons et mortiers ont une prise régie par des phénomènes chimiques, liés à l’hydratation des constituants du ciment. Les graves émulsions de bitume suivent une évolution essentiellement liée à des phénomènes physiques tels que les attractions électriques ou l’évaporation de l’eau.
L’approche expérimentale est basée sur l’utilisation d’un dispositif de propagation d’ondes en basse fréquence. La vitesse de propagation et deux rapports de pression, liés à l’amortissement des ondes et à l’effet Poisson, sont suivis au cours du temps. L’évolution des modules rhéologiques en cours de prise est ensuite déterminée par analyse inverse, en utilisant une loi de comportement viscoélastique obtenue par homogénéisation périodique.
En ce qui concerne les bétons, les essais ont porté sur le suivi du déroulement général de la prise, sur la caractérisation de l’impact d’adjuvants (entraîneur d’air, plastifiant et retardateur de prise) et sur la possibilité de remplacer l’étude de bétons par celle de mortiers dits "équivalents". Deux catégories de mortiers sont testées : les uns (désignés par MT) suivent une évolution thermique comparable à celle de leurs bétons associés, les autres (appelées Mortiers de Bétons Equivalents) présentent une même surface développée des granulats. Pour chacune des deux catégories, il est démontré qu’il n’existe pas d’équivalence avec le béton car il n’est pas possible de respecter pour la formulation d’un mortier unique à la fois la capacité calorifique de mélange et la distance inter particulaire des granulats du béton.
Pour ce qui est des graves émulsions de bitume, le déroulement général de la prise est suivi en lien avec les transformations physiques subies par le matériau : rupture de l’émulsion puis montée en cohésion avec la coalescence des bulles de bitume et l’évaporation de l’eau. L’impact de la variation de différents paramètres comme la compacité, les teneurs initiales en bitume et en eau est étudié. Une tentative de modélisation par homogénéisation autocohérente de l’évolution du module de cisaillement en cours de prise a également été proposée. Les travaux ont été conduit dans le cadre d'une collaboration avec l'Université de Stuttgart (All.) et au sein d'un groupe technique international TC Rilem 185 ATC "Advanced testing of ciment based material during setting and hardening (2003-06). Une nouvelle commission vise à normaliser ces essais TC Rilem SFC "Sonic methods for quality control of fresh cimentitious materials".
