Etude des propriétés rhéologiques et mécaniques du béton à base de sable de concassage

Abstract

L'utilisation du sable de concassage (SC) dans la production des bétons, en tant que ressource alternative au sable de rivière surexploité, est devenue une pratique courante depuis de nombreuses années. Contrairement au sable de rivière, les SCs sont anguleux et ils contiennent des quantités excessives de fines. Par conséquent, des problèmes à l’état frais comme à l’état durci sont survenus dans le béton. Face à cette problématique, plusieurs études ont été réalisées dans le cadre de la valorisation de ce type de sable dans le béton et le mortier. Ainsi, il est intéressant d’avoir des éléments fiables pour la prise en compte scientifique du rôle des SCs et leurs fines dans la prédiction des propriétés des bétons, notamment pompés. Dans ce contexte, cette recherche s'est appuyée tout d’abord sur la caractérisation des SCs (calcaire et siliceux) et des fines calcaires de concassage. Ensuite, ces derniers sont ajoutés aux mélanges cimentaires pour déterminer leurs mécanismes d'action en contact avec les différents constituants du béton, en mesurant leurs propriétés rhéologiques et mécaniques. La partie rhéologique consiste à étudier l’influence des SCs contenant des fines (0, 5, 10, 15 et 20 %) sur l’ouvrabilité, la viscosité et le seuil de cisaillement du béton et les suspensions qui le composent à savoir : la suspension de fines, le coulis de ciment et le mortier. Des essais rhéométriques ont été réalisés sur chacune de ces suspensions. L’influence de la concentration des éléments solides sur l’évolution des paramètres rhéologiques a été identifiée. Les résultats obtenus montrent que le béton et le mortier peuvent être considérés comme des fluides de Bingham. Par contre, le coulis de ciment peut être assimilé à un fluide d’Herschel-Bulkley en montrant un comportement rhéofluidifiant. Ainsi, la viscosité et la contrainte seuil de cisaillement sont affectées par la présence des SCs et par l’augmentation de la teneur en fines calcaires dans le SC. L’étude des propriétés mécaniques du mortier et du béton est menée par la mesure de la résistance à la compression et à la traction à 7 et 28 jours. Les résultats expérimentaux montrent que les SCs n’affectent pas la résistance mécanique du béton.