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Rhéologie des pâtes granulaires

Cette thématique vise à mieux comprendre les mécanismes d’homogénéisation et les phases de structuration du béton frais pendant son malaxage, ceci dans le but :

  1. d’optimiser le malaxage des nouvelles formules de béton plus difficiles à produire industriellement (autoplaçants, à faible rapport eau sur ciment, incorporant des granulats recyclés), et

  2. de développer des systèmes en ligne innovants pour la mesure de la composition et/ou de la rhéologie dans le malaxeur.

Cette recherche s’appuie à la fois sur une expérimentation à différentes échelles et sur des simulations numériques avec un code de calcul d’éléments finis en cours de développement en interne, capable de prendre en considération des aspects rhéologiques nouveaux.

Par ailleurs, ce sujet est étendu à l’étude des méthodes de mise en œuvre des matériaux de type terre crue afin que celle-ci puisse être adaptée à la composition de la terre utilisée qui peut varier très fortement en fonction de son origine géographique.

 

 

Malaxage du béton

Compréhension de la rhéologie du béton dans un malaxeur planétaire


Nous avons étudié l’écoulement du béton lors du malaxage dans un malaxeur planétaire et l’utilisation d'un modèle cinématique dans l’estimation en ligne de la rhéologie du béton, à partir d’un capteur mesurant la force de trainée d’une pale instrumentée.

Cette activité a fait l'objet d'une thèse CIFRE, réalisée en partenariat avec d’une part les sociétés SKAKO CONCRETE et VM Matériaux et d’autre part avec l’Université de Rennes.

Un banc d’essais construit pour continuer cette recherche a été mis en place, de même qu’une mise à jour des équipements de mesure, dont l’actualisation permettra des mesures plus fines et plus complètes lors du malaxage.

La mise au point du modèle cinématique s’est appuyée à la fois sur des mesures en ligne dans le malaxeur mais également sur des simulations obtenues par le code de calcul Flomix, développé par le laboratoire, pouvant prendre en compte des écoulements complexes des fluides à seuil. (contacts : Bogdan Cazacliu, Nicolas Roquet)

Simulation numérique de l 'écoulement des fluides viscoplastiques-frictionnelles


Nous avons étudié la possibilité d’introduire une loi de comportement à seuil variable avec la pression locale (loi viscoplastique frictionnelle) dans le code de calcul d’éléments finis Flomix.

Une thèse a été réalisée en collaboration avec le laboratoire Navier sur la définition d’une loi capable de simuler le comportement du matériau dans le malaxeur, dans des structurations préliminaires à celle d’un béton uniforme.

Les limites théoriques de l’utilisation de cette loi dans un code de calcul des écoulements par la MEF ont été analysées mathématiquement (unicité, algorithme) puis des simulations ont été réalisées à la fois sur des écoulements simples (autour d’un cylindre) mais également dans des cas complexes (écoulement dans un malaxeur). (contacts : Bogdan Cazacliu, Nicolas Roquet)

Prédiction de l'uniformité du béton lors du malaxage


Cette activité a pour but la prediction du moment de formation du béton uniforme lors du malaxage.

La pratique actuelle prévoit l’utilisation d’un temps de malaxage minimum, d’une gâchée à une autre souvent trop long mais parfois insuffisant.

L’utilisation d'un nouveau principe permet d’adapter le temps de malaxage à la gâchée en cours, avec au total un gain notable sur le temps de malaxage.

Ce principe permet de mesurer l’écart de composition entre des gâchées réputées identiques, et est à ce titre une alternative intéressante aux méthodes de contrôle actuellement disponibles. (contacts : Bogdan Cazacliu)

Evolution structurelle de la pâte et des composants du béton lors du malaxage


Nous étudions l’effet des phases du malaxage sur la création des fines lors de l’utilisation de granulats de béton recyclé, dans le cadre du Projet National Recybeton. Nous avons pu évaluer une création des fines importante lors des phases de malaxage à sec et sur granulats mouillés. Ce phénomène est totalement négligé à ce jour.

Les développements théoriques sur l’évolution du béton lors du malaxage ont été confrontés avec des expérimentations réalisées à l’Université de Sao Paulo sur mortiers dans un rhéo-malaxeur instrumenté.

(contacts : Bogdan Cazacliu)

Terre crue

mots clés: Terre crue, procédé, matériau premier

 

Etude des procédés de mise en œuvre de la construction en terre crue


Face à la raréfaction des matériaux et des énergies pour la construction, l’emploi des matériaux premiers, dont la terre crue fait partie, est une alternative complémentaire et pertinente aux matériaux conventionnels.

En effet, l’approvisionnement local en filière courte, les conforts thermiques et hydriques, la haute qualité d’air intérieur, la réversibilité des bâtiments et la forte intensité sociale des constructions sont des atouts reconnus des constructions en terre crue.

La variabilité du matériau terre, naturel par définition, nécessite de développer un véritable savoir-faire pour sa valorisation.

En ce sens, l’étude des procédés de mise en œuvre anciens et leurs adaptations aux contraintes sociétales actuelles est indispensable.

C’est pourquoi notre laboratoire s’engage aux côtés des professionnels de la construction en terre crue pour étudier et améliorer ces procédés. (contact: Erwan Hamard)

Téléchargements:


Témoignage de Philibert Perraud / Interview of Philibert Perraud

 

 

Vidéo: Retour d'expérience sur le domaine de la terre

Vidéo: Interview avec Théo Vinceslas, stagiaire au GPEM