Journée Expertise & Construction

Transcription

1 Journée Expertise & Construction Optimiser le dosage en fibres des bétons grâce au malaxage Kaïs Mehiri(Cerib) Knut Krenzer (IAB Weimar) François Pineau (Andra) Epernon, 7 juillet 2015

2 Les fibres dans le béton 2

3 Les fibres dans le béton Fibre métallique Fibre Polypropylène Fibre synthétique Courte, longue, Micro, Macro 3

4 Les fibres dans le béton Améliorer les propriétés du béton Résistance au feu Résistance à la fissuration Résistance mécanique 4

5 Les fibres dans le béton Améliorer les propriétés du béton À condition que les fibres soient bien réparties! Dans le malaxeur Dans le produit 5

6 Objectif pour l Industrie du Béton 6

7 Objectif pour l Industrie du Béton Béton Prêt à l Emploi Maîtriser Béton Projeté le malaxage des bétons fibrés Béton Préfabriqué 7

8 Objectif pour l Industrie du Béton Définir les paramètres de malaxage permettant de disperser de façon homogène les fibres dans le malaxeur. Réduire les temps de malaxage des bétons fibrés Optimiser le dosage en fibres Assurer une qualité du produit tout en maitrisant le coût de production 8

9 Définition de la problématique 9

10 Définition de la problématique Diffusion : déplacement individuel Convection : déplacement collectif Association des deux mécanismes 10

11 Définition de la problématique Temps (t) nécessaire à la dispersion d une espèce dans le cas d un mélange sous cisaillement, dépend de: L : Distance sur laquelle l espèce doit se disperser 11

12 Définition de la problématique Temps (t) nécessaire à la dispersion d une espèce dans le cas d un mélange sous cisaillement, dépend de: L : Distance sur laquelle l espèce doit se disperser : Longueur caractéristique des fibres 12

13 Définition de la problématique Temps (t) nécessaire à la dispersion d une espèce dans le cas d un mélange sous cisaillement, dépend de: L : Distance sur laquelle l espèce doit se disperser : Longueur caractéristique des fibres : Dosage en fibres : Cisaillement subi 13

14 Définition de la problématique Temps (t) nécessaire à la dispersion d une espèce dans le cas d un mélange sous cisaillement, dépend de:? L : Distance sur laquelle l espèce doit se disperser : Longueur caractéristique des fibres : Dosage en fibres : Cisaillement subi?? L est lié à la dispersion des fibres est lié aux paramètres du malaxeur Difficile à déterminer précisement 14

15 Approche expérimentale innovante Détermination du cisaillement 15

16 Approche expérimentale innovante Détermination du cisaillement dans un malaxeur par granulation humide? énergie de cohésion (capillarité) Granulés d une taille donnée énergies de rupture et d abrasion (cisaillement) 16

17 Approche expérimentale innovante Détermination du cisaillement dans un malaxeur par granulation humide? σla tension de surface, en N.m -1 R c, rayon moyen des grains de ciment V, la vitessede la pale, en m.s -1 M v la masse volumiquedu coulis, en kg/m 3 énergie de cohésion (capillarité) D le diamètredes granulés, en m A l équilibre Granulés d une taille donnée énergies de rupture et d abrasion (cisaillement) Estimation du cisaillement 17

18 Approche expérimentale innovante Détermination du cisaillement Validation expérimentale de l approche 18

19 Approche expérimentale innovante Validation de l expression théorique du D m par mesure de la granulométrie de granulés formés suite à des essais de malaxage sur coulis, avec variation : - Paramètres du malaxeur (technologie, vitesse, temps) - Nature du Ciment - Quantité d eau (E/C <0,25) 19

20 Approche expérimentale innovante Validation de l expression théorique du D m par mesure de la granulométrie de granulés formés suite à des essais de malaxage sur coulis A l équilibre, D = Dm Dm mesuré, en mm R²=0, Dm théorique 0 0, , , , , Le diamètre moyen est représentatif d une dualité entre cohésion et cisaillement -A rapport E/C égal, un diamètre moyen plus faible traduit un meilleur cisaillement 20

21 Approche expérimentale innovante Temps (t) nécessaire à la dispersion d une espèce dans le cas d un mélange sous cisaillement, dépend de:?? L : Distance sur laquelle l espèce doit se disperser : Longueur caractéristique des fibres : Dosage en fibres : Cisaillement subi L est liéeà la dispersion des fibres Mesurede la dispersion des fibres par résistivité électrique estlié aux paramètresdu malaxeur 21

22 Approche expérimentale innovante Détermination de la dispersion des fibres 22

23 Approche expérimentale innovante Principe et méthode de mesure 1- Mesure de la résistivité du béton sans fibre Injection d un courant Mesure de la tension 2- Mesure de la résistivité du béton avec fibre La différence de résistivité électrique mesurée est liée à la quantité de fibres présente dans le champs de mesure 23

24 Approche expérimentale innovante Plusieurs avantages à cette méthode de mesure: -Réalisable sur béton frais au sein même du malaxeur -Facilité de mise en oeuvre - Estimation rapide de la dispersion des fibres pendant le malaxage Prédiction de la résistivité optimale = dispersion homogène des fibres 24

25 Résultats et conclusions 25

26 Résultats et conclusions Anticipation du temps de malaxage et mise en évidence de l influence des paramètres de malaxage Le dispositif électrique est un moyen de contrôle et d optimisation du process de malaxage La méthode de calcul du Dm par granulation humide permet de déterminer et de comparer l efficacité des malaxeurs Un guide de reccomandation pour le malaxage des bétons fibrés 26

27 Applications industrielles 27

28 Applications industrielles Vérification de l homogénéité de répartition des fibres dans un malaxeur industriel (capacité 750 Litres) Boitier de mesure dans le malaxeur Conseils sur l optimisation du malaxage 28

29 Applications industrielles Développement, d un BHP fibré (métallique et polymère) autoplaçant pour le compte de l Agence Nationale pour la gestion des Déchets Radioactifs (ANDRA), à comportement ductile et résistant au feu Contrainte (MPa) Déformation (mm) 29

30 Merci pour votre attention Contact : Kais Mehiri : k.mehiri@cerib.com :