Contribution à l’Étude du Retrait des Mortiers de Béton Autoplaçant Équivalent à Base de Sédiments de Dragage

Abstract

Les considérations environnementales actuelles incitent à l’élaboration de nouvelles formulations de mortiers ou de bétons plus éco-respectueux. De tels matériaux doivent être caractérisés, notamment, en ce qui concerne leur utilisation dans le contexte du respect de l’environnement et de la construction durable. Les déchets industriels ont trouvé leur place comme matériaux à part entière dans la fabrication des bétons ou des mortiers. Ces déchets comme la fumée de silice, le laitier granulé de haut fourneau, les cendres volantes, …etc, peuvent être incorporés comme ajout minéral ou granulat fin (sable) dans les matériaux cimentaires, afin d'améliorer certaines propriétés à l’état frais ou durci. Cependant, il existe d’autres types de déchets naturels qui nécessitent d’être valoriser, à savoir les sédiments de dragage des barrages qui nécessitent un traitement par calcination pour les rendre actifs. Le concept de mortier de béton autoplaçant équivalent (MBAPE) a été développé et validé comme outil de formulation de béton autoplaçant. Il permet notamment d’optimiser le triplet ciment /addition /adjuvant directement à l’échelle du mortier en évitant les essais lourds et fastidieux sur béton autoplaçant. À l’heure actuelle, un manque de recul persiste au regard de la maîtrise complète du comportement différé libre et empêché du mortier de béton autoplaçant équivalent contenant des sédiments traités. Le but de cette recherche est de déterminer dans un premier temps l'influence des caractéristiques de deux additions minérales (vase traitée par calcination et cendres volantes) et du développement de leur microstructures sur les mécanismes se produisant au niveau microscopique menant au développement de la résistance mécanique (compression et flexion), du retrait à court et à long terme et à la fissuration due au retrait empêché. Dans la deuxième étape, des propriétés de transfert sont étudiées pour une tentative de prédiction du retrait et de la fissuration due au retrait empêché. Une étude expérimentale systématique a été réalisée, sur une série de six compositions de pâtes de liant et de six compositions des mortiers de béton autoplaçant équivalent préparée avec le même pourcentage d’addition minérale (22%) mais avec deux rapports eau/liant (E/L=0.39 et E/L=0.47). L’effet de la nature du liant sur les caractéristiques à l’état frais (l’étalement et le temps de prise) et les caractéristiques à l’état durci (les résistances mécaniques, analyses microstructurales (ATG-DTG, DRX, MEB-EDS)), le retrait plastique, le retrait libre (total, endogène et de dessiccation), la fissuration due au retrait empêché et la mesure des propriétés de transfert (l’absorption capillaire, la porosité ouverte) est quantifié. L’utilisation de différentes techniques permet d’établir des relations entre le développement de la microstructure étudiée et les mesures de retraits obtenues. Aussi, l’effet du paramètre E/L sur le retrait à court et à long terme est étudié dans cette recherche. Les résultats de la résistance à la compression ont montré que les sédiments traités conférent un effet positif pour les MBAPE. Les résultats des essais, de l’absorption capillaire et de la porosité accessible à l’eau montrent que la nature de l’addition minérale dans les MBAPE influe considérablement sur les propriétés physico-mécaniques et les propriétés de transfert de ces mortiers. Les MBAPE contenant des sédiments traités présentent des valeurs de retrait acceptables et très comparables à celles obtenues sur des mortiers à base de cendres volantes mais légèrement supérieures à celles des mortiers de référence. Des analyses de la microstructure ont permis d’apporter quelques explications. Dans l’ensemble, la substitution partielle au CEM I par 22% de la vase traitée par calcination montre un réel avantage économique, environnemental et technologique.