Etude De La Maniabilité Des Mortiers En Fonction Du Taux Des Additions Minérales

Etude De La Maniabilité Des Mortiers En Fonction Du Taux Des Additions Minérales

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I) Introduction :

Le but de ce travail est d’étudier les propriétés rhéologiques des matériaux cimentaires à base des
additions minérales afin contribuer à dégager des règles de formulation des bétons utilisés pour la
réalisation des ouvrages sur des bases rationnelles. L’enjeu économique visé par cette recherche est
également important ; l’utilisation des additions minérales dans le mortier a pour objectif de valoriser
une catégorie de matériaux naturels ou sous-produits industriels disponibles. De ce fait, les additions
minérales choisies pour l’étude sont courantes, de faible coût, et sont déjà utilisées comme ajouts au
ciment composé CEM II dans différentes cimenteries ou comme additifs sur chantier. Il s’agit des
additions calcaires et de la fumée de silice. Ces additions sont différentes par leurs natures
minéralogiques, chimiques et morphologiques.

les mortiers de ce TP sont formulés sans utilisation d'adjuvant. Cette étude s’inscrit dans cette optique et
porte sur l’influence du taux de substitution et de la nature des additions minérales sur la porosité, les
résistances mécaniques des mortiers à l’état durci à différentes échéances. Les additions minérales
utilisées sont les fillers calcaires et fumée de silice.

Filles calcaires:

Le calcaire est une roche sédimentaire, composée majoritairement de carbonate de calcium CaCO3. Le
calcaire a été introduit dans la fabrication des ciments à la suite des deux guerres mondiales pour
augmenter la production et satisfaire la demande accrue de ce produit. Ainsi, son emploi a donné des
résultats prometteurs de résistance et de durabilité.

Par la suite, plusieurs études ont conclu que les fillers calcaires ont une action bénéfique sur la
maniabilité des liants hydrauliques, ainsi que sur les propriétés mécaniques des bétons.

Fumée de silice

La fumée de silice est un sous-produit industriel résultant du dépoussiérage des fumées issues des fours
à arcs électriques dans lesquels sont élaborés du silicium et d'autres alliages. La fumée de silice se
combine avec l’oxygène de l’air pour donner de l’oxyde de silicium SiO2 en quantité prédominante (>
90%). La taille fine de ses particules permet d’étendre la granulométrie de l’ensemble du squelette
granulaire du ciment en comblant les vides et en augmentant la compacité. De plus, sa structure
amorphe permet de déclencher une réaction pouzzolanique par la consommation de la chaux et la
création de nouveaux hydrates.

II) Objectif :
 Dans ce TP nous aurons pour le but de Mesurer et comparer la maniabilité des mortiers à différents
taux d’additions minérales (fillers calcaires et fumée de silice).

III) a-Matériel Utilisés :

· Balance avec une précision de 0,1 g.

· malaxeur à mortier.

· Chronomètre.

· matériel de manutention et de nettoyage.

· Cône d’affaissement pour mortier.

· Moule 4.4.16.

III) b- Matériaux Utilisés :

· ciment CEM II 42,5.

· sable 0/4.additions minérales (fumée de silice + fillers de calcaire).

MORTIERS ÉTUDIES :

· ciment : 450 g.

· sable : 1350 g.

· eau nécessaire pour obtenir E/C = 0,50 = 225g

I /- Fillers calcaires nécessaires pour obtenir F/C+F = 10% = 45 g

Fumée de silice nécessaires pour obtenir F/C+F = 10% = 45 g

II /- Fillers calcaires nécessaires pour obtenir F/C+F = 20% = 90 g

Fumée de silice nécessaires pour obtenir F/C+F = 20% = 90 g

IV) Mode Opératoire :

· Essaie 1: Introduire de l’eau + ciment dans la cuve.

· Essaie 2 :

1/ introduire l’eau + ciment + fillers calcaires 10%.

2/ introduire l’eau + ciment + Fumée de silice 10%.

1/ introduire l’eau + ciment + fillers calcaires 20%.

2/ introduire l’eau + ciment + Fumée de silice 20%.

· Introduire le sable.

· Raclage de la cuve pendant 15s.

· L’ajout de fillers et fumée de silice (le taux des additions minérales) permet souvent d'améliorer
certaines propriétés du mortier à l'état frais (accroissement de la maniabilité, réduction du ressuage . . .)
et du mortier durci (diminution de la perméabilité et de la capillarité, réduction des risques de
fissuration, l’augmentation des résistances à la traction et à la compression ...). Les fillers peuvent
également influencer à l'hydratation. Être présents dans les pores capillaires (ce qui rend plus difficile la
percolation de l'eau) et influencer les paramètres rhéologiques du mortier.

V) Interpréter Les résultats :

Mortier : ciment+ sable + eau :

Sable (g)

Ciment (g)

Eau (ml)

1350

450

225

Mortier : ciment+ sable + eau + % Filles de calcaire :

Sable (g)

Ciment (g)

Eau (ml)

Le rapport/(F+c)
Masse fillers (g)

1350

450

225

1350

450

225

10

45

1350

450

225

20

90

Mortier : ciment+ sable + eau + % fumée de silice :

Sable (g)

Ciment (g)

Eau (ml)

Le rapport F/(F+C)

Masse Fumée de silice (g)

1350

450

225
0

1350

450

225

10

45

1350

450

225

20

90

Mesure de l’affaissement par le mini-cône:

F/(F+c)

(%)

Affaissement

(cm)

Fillers CAL

Affaissement

(cm)

Fumée silice

0%

7,6
7,6

10%

2,9

1,3

20%

1,3

0,6

Résultats des essais de rupture :

Éprouvette

Essaie

Essaie de traction (N)

Essaie de compression (N)

Échantillon 1

Échantillon 2

P moyen

N°1 (F/(F+c)=0%)

2300
30900

28200

29550

N°2 (F/(F+c)=10%)

Fillers calcaire

2900

35500

40800

38150

N°3 (F/(F+c)=10%)

Fumée de silice

2600

35900

36600

36250

Cette résistance est calculée à partir de la formule suivante : Rf = (1.5*P*L)/b^3

Où :

· Rf: est la résistance en flexion en N/mm² ou MPa.

· P : est la force appliquée au milieu du prisme à la rupture en N.

· b : est le côté de la section carrée du prisme en mm.

· l : est la distance entre les appuis en mm.

Pour le premier essai : 0%

a- Détermination de la résistance en traction des éprouvettes 4*4*16:

(0%) On trouve P=2300 N (flexion).

Rf=(1.5*2300*100)/40^3=5.38 Mpa.

b- Détermination de la résistance en compression des éprouvettes 4*4*16.

Cette résistance est calculée à partir de la formule suivante : Rc=Fc/b^2.

· Rc : est la résistance de compression en N/mm² ou MPa.

· Fc : est la force de rupture en N.

· b : est le côté de la section carrée de l’éprouvette.

· pour le premier essai :

· (0%) on trouve Fc =29550 N (compression).

· Pour toutes les éprouvettes, b=40mm.

· Rc=29550/40^2=18.47Mpa .

10% (fillers de calcaire) :

TRACTION :

Rf=(1.5*2900*100)/40^3=6.79 Mpa.

COMPRESSION :

Rc=38150/40^2=23.84Mpa.

10% fumée de silice :

TRACTION :

Rf=6.09 Mpa. COMPRESSION :

Rc=38150/40^2=22.65Mpa

Essais

Essai N°1 ()

Fillers calcaire (10%)

Fumée de silice (10%)

en flexion en N/mm²

5,38

6,79

6,09

Résistance en

compression en N/mm²

18,47

23,88

22,65

INTERPRÉTATIONS DES RÉSULTATS :

L’ajout de fillers et fumée de silice (le taux des additions minérales) permet souvent d'améliorer
certaines propriétés du mortier à l'état frais (accroissement de la maniabilité, réduction du ressuage . . .)
et du mortier durci (diminution de la perméabilité et de la capillarité, réduction des risques de
fissuration, l’augmentation des résistances à la traction et à la compression ...). Les fillers peuvent
également influencer à l'hydratation. Être présents dans les pores capillaires (ce qui rend plus difficile la
percolation de l'eau) et influencer les paramètres rhéologiques du mortier.

VI) Conclusion :

Nous concluons que les additions minérales assurer une maniabilité suffisante tout en limitant la
ségrégation et le ressuage, le comportement du couple ciment-addition est primordial pour évaluer les
propriétés physiques et mécaniques des mortiers avec addition.
Alors que les additions jouent un rôle d'optimisation du squelette granulaire du béton