Présentateur :

NGO Tien-Tung

Maître de Conférences

Méthodes pour Estimer et Améliorer les Paramètres

de Pompage des Bétons Fluides

Problématique

1

Technique de pompage

Définition

• C’est une technique de mise en place du béton.

Pompe AutomotricePompe Automotrice Pompe stationnairePompe stationnaire

Flèche

Pompe

Pompe

Flèche

TuyauxTuyauxTuyaux

Pompe

Tuyaux

Pompe

Pompe

Tuyaux

Pompe

Pompe

Tuyaux

Pompe

Pompe

Tuyaux

Flèche

Pompe

Pompe

Tuyaux

Flèche

Pompe

Pompe

Pompe

Pompe

Pompe

Tuyaux

Pompe

Pompe

Tuyaux

Pompe

Pompe

Tuyaux

Pompe

Pompe

Flèche

Tuyaux

Pompe

Pompe

Flèche

Tuyaux

Pompe

Pompe

• Utiliser des pompes pour transporter le béton via une conduite vers un

coffrage sans avoir recours à une benne ou à une bande transporteuse.

2

1. Avantages de la technique de pompage

Rapidité de mise en œuvre ;

Coulage dans des endroits peu accessibles ;

Amené continue d’un matériau homogène dans les coffrages ;

Réduction des durées de déchargement du béton ;

Amélioration des conditions de sécurité sur les chantiers.

Avantages et inconvénients

2. Inconvénients de la technique de pompage

Bétons forment des bouchons lors du pompage;

Types des bouchons [Thèse de Kaplan]

- bouchons au démarrage (95%) ;

- bouchons en cours de pompage ;

- bouchons en phase de redémarrage ;

- bouchons en phase de nettoyage.

3

B AB

A

Béton dans le bouchon• concentration des

gravillons, • absence du sable et de la

couche limite.

Béton s’écoulant• répartition homogène des gravillons et du sable, • existence d’une couche limite.

L’importance de la couche limite

Avancement du béton dans les tuyaux de pompage

Propriétés de la couche limite et son épaisseur

Frottements à l’interface

Pompabilité du béton

[Thèse de Kaplan]

4

Tribomètres existants pour mesurer les frottements

Tribomètre de Kaplan (2000)

Tribomètre de Chapdelaine (2006)

5

Méthodes existants pour prévenir la pompabilité du béton

Abaque de Putzmeister pour

déterminer les paramètres

de pompage.

Si on ne connaît que la composition du béton :

l’abaque de Putzmeister se basant sur l’affaissement.

Mesurer les frottements avec les tribomètres pour

prévenir la pompabilité.

6

Nos objectifs de recherche

Mesurer les paramètres d’interface avec une bonne précision ;

Être apte à une utilisation mobile sur les chantiers de construction ;

Présenter un coût raisonnable.

Composition de la couche limite ;

Influence des paramètres de composition du béton sur la

pompabilité.

3. Proposer et valider un modèle pour calculer la constante visqueuse

1. Développer un tribomètre

2. Utiliser le tribomètre pour les études expérimentales

1er objectif : Développement du tribomètre

Avancement du béton dans les tuyaux de pompage

Agitateur

Récipient

Cylindre

Photo du Tribomètre développé pour mesurer les frottementsProblématique

1. Agitateur piloté par un logiciel spécifique,

2. Cylindre en acier lisse: DxH = 10,7 x 10 cm,

3. Récipients : D x H = 30 x 20 cm 7

8

Mode opératoire du tribomètre

1. Mesurer les frottements au

fond du cylindre ;

2. Mesurer les frottements

totale (au fond+à la paroi) ;

3. Déterminer les frottements

à la paroi du cylindre ;

4. Calculer les paramètres

d’interface.

(paramètres de pompage)

Calculs des paramètres d’interface

* Comportement de l’interface

* Résultat brut du tribomètre

0 seuil d’interface (Pa)

constante visqueuse (Pa.s/m)

* Paramètres de l’interface

(1)

(2)

Résultat brut du tribomètre

(3)

9

kkk

2ème objectif : Influence de la composition des bétons sur les frottements

10

1. Volume de pâte ;

2. Rapport eau/ciment (E/C) ;

3. Dosage en adjuvant et sa nature ;

4. Introduction de particules fines

(sablon, fillers, fumée silice) ;

5. Épaisseur maximale de la pâte;

7. Diamètre des granulats.

6. Rapport graviers/sable (G/S) ;

Paramètres étudiés :

2ème objectif : Influence de la composition des bétons sur les frottements

11

Volume

de pâteCiment Eau Granulat Sable Slump

(m3) (kg/m

3) (kg/m

3) (kg/m

3) (kg/m

3) (cm) (Pa.s/m)

B1 0.378 460 230 848 706 21 212

B2 0.354 430 215 881 734 19 276

B3 0.329 400 200 915 763 18 378

B4 0.308 375 188 943 786 13 420

B10 0.55 434 239 23 164

B1 0.50 460 230 21 212

B11 0.45 490 220 18 411

B12 0.40 524 210 11 883

Série 2

Série 1

848 706

Séries

0.378

0.50 1.2

Bétons

1.2

G/SE/C

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Vitesse (tours/s)

Cou

ple

de f

rotte

men

t (N

.m) B1

B2

B3

B4

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Vitesse (tours/s)

Cou

ple

de f

rotte

men

t (N

.m)

B12B11B1B10

(a) (b)

Variation des couples de frottement en fonction de la vitesse des bétons testés :

(a) série 1 – influence du volume de pâte ; (b) série 2 – influence du rapport E/C.

Influence de la composition des bétons sur la constante visqueuse

12

050

100150

200250300350400450

500550600

0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40

Volume de pâte (m3)

Con

stan

te v

isqu

euse

(P

a.s/

m)

Mesures expérimentales

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60

E/C

Con

stan

te v

isqu

euse

(P

a.s/

m)

Mesures expérimentales

(a) (b)

Variation de la constante visqueuse en fonction des paramètres de composition :

(a) série 1 – variation du volume de pâte ; (b) série 2 – variation du rapport E/C.0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

10 12 14 16 18 20 22 24

Affaissement (cm)

Con

stan

te v

isqu

euse

(Pa

.s/m

) Bétons avec E/C varié

Bétons avec Vpâte varié

Proposer un modèle de

Valider le modèle

Étude sur la couche limite C.L)

Composition de la C.L : ciment + eau + sable

fin (Dmax ≤ 0,25 mm);

La composition de la C.L est liée à la

composition du béton.

Composition des bétons et

paramètres de pompage

Augmenter Vpâte; E/C; dosage en Sp

Favoriserla pompabilité

Augmenter dosage en Sablon, Fumée

silice

Défavoriserla pompabilité

3ème objectif : Proposition d’un modèle pour calculer la constante visqueuse

13

Conclusions

14

1er objectif : Développer un tribomètre

2ème objectif : Résultats des études expérimentales ont montré :

1. La composition de la couche limite (ciment+eau+sable Ø ≤ 0.25 mm) ;

2. Le relation entre la composition de la couche limite et celle du béton ;

3. La pompabilité d’un béton dépend des paramètres de composition du béton :

Frottements

Facteurs mécaniquesParamètres d’interface

Affaissement

Pompabilité

15

3ème objectif : Modèle de calcul de la constante visqueuse ()

Champ d’application :

* Bétons ordinaires fluides ;

* Bétons avec superplastifiant ;

* Bétons avec sablon ;

* Bétons avec fillers calcaires ;

* Le modèle ne s’applique pas à

des bétons avec fumée de silice.

Conclusions