Effet du type de liant sur le comportement physicomécanique des bétons de sable - application de la méthodologie des plans d’expériences -

Abstract

Le béton de sable (BS) possède plusieurs propriétés spécifiques intéressantes, telles que la résistance, l’absence de ségrégation, le bel aspect de surface et la petite granularité, qui favorisent son utilisation dans certaines structures. Plusieurs travaux ont été réalisés dans l’objectif d'améliorer certaines propriétés du béton de sable à base de ciment et/ou de chaux, mais jusqu’à maintenant, aucune étude n’a été réalisée sur le béton de sable avec d’autres types de liant. Dans le présent travail, nous avons pensé à formuler un nouveau béton de sable en utilisant, séparément et en combinaisons, plusieurs types de liants. En effet, cette étude présente les résultats d’un programme expérimental dans lequel l’approche des plans d'expériences a été utilisée afin d’optimiser la composition du BS, tout en veillant à atteindre les objectifs suivants : 1- Formulation de nouveaux bétons de sable avec différents types de liants tout en valorisant les matériaux locaux disponibles, notamment les sables (alluvionnaire et dunaire) et les fillers calcaires. 2- L’utilisation d’une nouvelle technique pour l’optimisation des mélanges à travers la substitution, partielle ou totale, du ciment par : la chaux, le plâtre, la pouzzolane et le polymère ; ces derniers composants ont été utilisés séparément et en combinaisons binaires et ternaires. Les facteurs des plans d’expérience (ciment (C), chaux (Ch), plâtre (P), pouzzolane (Pz) et polymère (Pol)) sont les proportions des constituants du mélange et les résistances à la flexion (Rf) et les résistances à la compression (Rc) à 7, 28 et 90 jours sont les réponses. Des modèles mathématiques reliant l’effet des variations de ces paramètres sur les réponses étudiées sont établis. La méthode des «plans de mélange» a permis d'obtenir, avec de bonnes précisions, les modèles etles courbes de prédiction de toutes les réponses étudiées. Le béton de sable à base de ciment N°9 (SC09) (contenant 100% C) présente les meilleures valeurs de résistance mécanique. L'addition de polymère dans le ciment et dans le plâtre comme un béton modifié par un polymère donne des résultats très intéressants par rapport à ceux du béton conventionnel. En effet, l'ajout de polymère améliore l'ouvrabilité et la résistance à la traction. L'étude microstructurale a montré que la qualité et la quantité des produits résultants dépendent des proportions de C, Ch, Pz, P, et de leurs hydratations, ce qui justifie les changements enregistrés dans les propriétés physicomécaniques des bétons étudiés. Quant à l’aspect général, le béton de sable étudié parait relativement homogène et dense avec une bonne adhérence « matrice – granulats ». Mots clés : Béton de sable, fillers calcaires, liants, polymère, propriétés physiques, mécaniques, microstructure, plans d’expériences.