Thixotropie des bétons fluides - Modélisations expérimentales et numériques

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- Les bétons fluides (BF), tel que le béton autoplaçant, sont des suspensions à faible seuil d'écoulement. Ils sont développés pour faciliter la mise en place du béton, augmenter la cadence de construction et améliorer la durabilité des infrastructures. Les BF présentent, cependant, un caractère thixotropie, ou structuration réversible, important mal compris. La thixotropie se manifeste par une rigidification de la matrice cimentaire et d'un écoulement lent du béton dus à une augmentation réversible de sa viscosité apparente. La thixotropie a un impact direct, d'une part, sur le comportement à l'écoulement, les propriétés mécaniques et la durabilité des BF (problèmes d'adhérence dans le coulage multicouches) et, d'autre part, sur les coûts des coffrages surdimensionnés (pression hydrostatique exercée sur les coffrages) et les incidents de bétonnage,(ex. redémarrage du pompage après un temps d'arrêt prolongé), ce qui prolonge le temps d'exécution. Il est alors nécessaire de développer des connaissances fondamentales de ce phénomène pour pouvoir assurer un meilleure contrôle des performances à l'écoulement et atteindre les performances requises. Ceci contribuera à l'acceptation de cette nouvelle technologie et à l'élargissement de son domaine d'utilisation pour des constructions innovantes et durables adaptées au climat Canadian. ***- L'objectif principal de ce programme de recherche, à court terme, serait de développer une compréhension approfondie de la thixotropie pour exploiter ses effets positifs et améliorer la mise en oeuvre des Bf. Des protocoles de mesures rhéométriques et des essais empiriques simples et pratiques pour quantifier la thixotropie des BF seront également développés. Il s'agit d'exploiter les procédures de mesures rhéométriques développées récemment pour quantifier la structuration de la pâte de ciment pour les adapter à l'échelle des BF comportant des particules de formes naturelles. Ceci permettra d'acquérir des connaissances relatives aux paramètres (forme et morphologie des grosses particules, teneur en gros granulats, agent de viscosité et de thixotropie, etc.) qui gouvernent ce phénomène. Des modèles phénoménologiques pour prédire la thixotropie des BF seront également proposés. Des simulations numériques seront aussi réalisées pour visualiser différentes stratégies de mise en place pour différents paramètres de formulation en procédant par essais et erreur autant de fois que nécessaire jusqu'à établir les conditions idéales voulues. Le but de ces modélisations est d'exploiter la réalité virtuelle en 3D pour apporter des informations qui permettront de comprendre les mécanismes qui gouvernent la cinétique de structuration et de son impact sur les performances à l'écoulement des BF. Ceci contribuera à améliorer les approches de formulation en ce qui trait aux choix des matériaux et aux paramètres du mélange. **