Effects of mix design and parameters on performance of self-consolidating concrete used in precast, prestressed applications

摘要

La préfabrication des éléments de béton est un domaine dans lequel la vitesse de production et la qualité du produit sont primordiales. Les développements techniques et les méthodes de production avec lesquels la qualité du produit est améliorée tout en réduisant la quantité de main-d'oeuvre nécessaire sont alors devenus très importants pour cette industrie. De plus, dans les éléments préfabriqués, la forte présence d'armatures de renforcement, des câbles de précontrainte et des gaines de postcontrainte utilisés pour la construction de ponts créent une congestion importante au niveau des coffrages. Le béton utilisé pour ce type d'application doit être très fluide afin de pouvoir bien enrober ces renforcements, tendons et gaines de postcontrainte, et ce, sans toutefois créer de la ségrégation. Le développement des bétons autoplaçant (BAP) devient donc une alternative très intéressante pour les préfabriquants. Le BAP est un béton très maniable qui peut facilement s'écouler au travers d'éléments fortement armés ou ayant une géométrie très complexe sans qu'il y ait du ressuage ou de la ségrégation. Cependant, l'absence d'études spécifiques sur les BAP utilisés dans ce domaine nuit grandement à l'implantation de ce nouveau type de béton à hautes performances. De nouveaux essais de contrôle de la qualité ainsi que de nouvelles procédures d'essai doivent être mis au point, doivent être adoptés afin de caractériser et de contrôler les propriétés autoplaçantes de ce matériau. Le programme expérimental qui a été entrepris au cours de cette étude avait objectifs suivants: (1) Évaluer l'effet de la taille du granulat, le type de granulat, le type de liant, le rapport eau/liant sur la maniabilité ainsi que sur le développement des résistances en compression des BAP; (2) Évaluer, à l'aide de plan d'expérimentation factoriel l'impact de la variation des caractéristiques et du dosage des divers matériaux utilisés pour la fabrication des BAP; (3) Comparer la performance des divers essais de maniabilité et suggérer des critères de performances; (4) Évaluer la validité des valeurs cibles couramment employées pour les essais de contrôle de la qualité du BAP par rapport aux performances structurales obtenues sur des murs expérimentaux. À la suite de cette étude, les résultats ont démontré qu'une combinaison adéquate d'essais permet d'évaluer la stabilité dynamique des BAP en usine. De plus, une méthode simplifiée de calcul du degré de ségrégation permet d'évaluer de façon plus rapide la stabilité statique de ce type de béton. L'utilisation du plan d'expérimentation factoriel 2 5-1 a permis d'élaborer des modèles statistiques permettant de prédire les propriétés à l'état frais et les résistances en compression après 18 heures de cure à la vapeur et à 56 jours de BAP fait avec divers dosages en liant, rapport eau/liant, dosage en agent de viscosité, types de liant et ratio sable/agrégats. Finalement, à la suite d'essais d'arrachement de torons d'acier dans des murs expérimentaux de béton, il fut démontré que les murs faits avec des BAP possèdent une adhérence et une uniformité similaire, voire même supérieures, à un murs fait à l'aide d'un béton haute performance consolidé à l'aide de vibration interne.