Matrice

/DILQDOLWpSUHPLqUHGHO¶pWXGHGHODPDWULFHG¶DSSRUWSRUWHVXUVRQDGpTXDWLRQWDQW rhéologique (ouvrabilité) que mécanique (résistance) avec les impératifs de UpSDUDWLRQG¶pOpPHQWVHQEpWRQDUPpQRWDPPHQWGDQVOHFDVSUpVHQWYLV-à-vis de O¶HIIRUWWUDQFKDQW

Les matrices destinées à la réalisation de TRC-ISRS sont des mortiers permettant leur miVHHQ°XYUHDLQVLTXHFHX[GHVWH[WLOHVGHUHQIRUWVXUGHVVXUIDFHVGHEpWRQ G¶RULHQWDWLRQ TXHOFRQTXH YHUWLFDOH REOLTXH sous-face « /HV PRUWLHUV susceptibles de posséder cette caractéristique seront dorénavant nommés mortier In situ (mortier-IS). Leur formulation et rhéologie sont évidemment différentes des PDWULFHVGHVWLQpHVjODPLVHHQ°XYUHGH75&SUpIDEULTXpVXWLOLVpVSDUODSOXSDUW des auteurs dans la bibliographie. Contrairement à ces derniers mortiers de consistance très fluide, les mortiers-IS sont généralement de consistance très SODVWLTXHjIHUPH$ILQGHSHUPHWWUHjODIRLVODPLVHHQ°XYUHGHVWH[WLOHVHWOHXU maintien sur la structure (quelque soit son orientation), les mortiers-IS sont JpQpUDOHPHQWSRXUYXVG¶XQIRUWFDUDFWqUHWhixotropique.

Deux catégories de mortiers sont étudiées au cours de ce chapitre, un mortier disponible commercialement qui servira de référence et un mortier-IS à formulation évolutive qui sera spécialement développé au cours de cette thèse pour les composites TRC-ISRS.

Étant donné le fait TX¶DXFXQ PRUWLHU-IS spécifiquement destiné aux TRC-ISRS Q¶H[LVWH D SULRUL dans le commerce, sur la base de différents critères jugés pertinents, un mortier commercial à vocation structurelle ou de scellement a été retenu. ,ODSRXUDYDQWDJHG¶rWUHGLVSRQLEOHGqVOHGpEXWdes travaux de thèse et de limiter fortement les ULVTXHV GH UXSWXUH G¶DSSURYLVLRQQHPHQW &H PRUWLHU de référence sera ainsi utilisé comme matrice des TRC-ISRS pour la mise en place et ODYDOLGDWLRQGHO¶HVsai de traction directe ainsi que SRXUODUpDOLVDWLRQG¶XQHpWXGH paramétrique portant sur le renfort textile.

En parallèle, ce mortier servira aussi de référence pour le développement, au sein du laboratoire et en collaboration avec un formulateur et producteur industriel, à la seconde catégorie de mortier : les mortiers-IS à formulation évolutive. Ces mortiers IHURQW O¶REMHW G¶XQH pWXGH SDUDPpWULTXH GHVWLQpH j pWXGLHU O¶LQIOXHQFH GH OHXU formulation sur le comportement mécanique en traction des TRC-ISRS. De plus, FHWWH pWXGH FRQWULEXHUD DX GpYHORSSHPHQW G¶XQ PRUWLHU HQ YXH G¶XQH IXWXUH utilisation commerciale en tant que matrice destinée aux composites TRC-ISRS.

II.2.1.1 M

Le mortier de référence est sélectionné parmi 6 mortiers commerciaux (tableau 11) préalablement retenus selon des critères recueillis dans la littérature (granularité fine et spectre étendu, adhérence avec le vieux béton et résistance élevées, ouvrabilité). Ces critères étant parfois conflictuels, les mortiers présélectionnés couvrent un large éventail de consistance et de caractéristiques mécaniques.

/DVpOHFWLRQGXPRUWLHUV¶HVWDSSX\pHVXUODFRQMXJDLVRQGHSOXVLHXUVFULWqUHVWDQW mécaniques que rhéologiques. Les performances mécaniques des matrices ont été pYDOXpHVjSDUWLUG¶HVVDLVGHWUDFWLRQGLUHFWHUpDOLVpVVXUdes composites TRC dont la nature du mortier constitue le seul paramètre variable. La rhéologie a été testée en évaluant la compatibilité de la matrice avec le renfort textile et O¶DGKpUHQFe fraîche du TRC avec son support (définies ci-après). Une matrice dite

« compatible » avec le renfort textile doit permettre un positionnement régulier et symétrique de ce dernier dans O¶pSDLVVHXU du TRC, une PLVHHQ°XYUH rapide, ainsi TX¶XQWaux de renfort maximal admissible par la matrice le plus élevé possible (le taux de renfort maximal admissible par la matrice constitue, dans le cadre de FHWWHWKqVHOHWDX[GHUHQIRUWPD[LPDOTX¶LOHVWSRVVLEOHGHPHWWUHHQ°XYUH dans la matrice par le procédé de moulage au contact manuel). /¶DGKpUHQFH fraîche du TRC représente dans le cadre de cette thèse, la capacité de la matrice à permettre O¶DSSOLFDWLRQHWOHPDLQWLHQdu composite TRC en sous-face de poutres en béton armé.

Ces 2 derniers critères rhéologiques sont appréciés, pour une même configuration de renfort textile, en évaluant la compatibilité de la matrice pour le moulage au FRQWDFWG¶XQHEDQGHGH75&[FPSRXUXQHpSDLVVHXUGHPPsous-face G¶XQHSRXWUHGHEpWRQDrmé).

Le mortier « E » a été retenu car il réalise le meilleur compromis entre ces critères (les autres mortiers étant clairement inadaptés au moulage au contact in situ). Ce mortier est un mono-composant, prévu pour des épaisseurs de 5 à 50 mm. Il se compose de liants hydrauliques, résine de synthèse thixotrope, charges de quartz et de fibres synthétiques. Il est intéressant de noter que bien que ce mortier semble rWUHOHPHLOOHXUGLVSRQLEOHFRPPHUFLDOHPHQWSRXUODPLVHHQ°XYUHGH75&-ISRS, O¶HQUREDJH GHV WH[WLOHV GDQV FHWWH PDWULFH UHVWH GLIILFLOH HW VD PLVH HQ °XYUH HQ sous-face RXHQIDFHYHUWLFDOHG¶pOpPHQWGHVWUXFWXUHHQEpWRQODERULHXVH$XVVL pour ces différents mortiers, aucun rapport ne semble exister entre la consistance du mortier (fOXLGHSODVWLTXHRXIHUPHHWVRQDSWLWXGHjO¶HQUREDJHGXWH[WLOH

%LHQTXHV¶DSSX\DQWVXUGHVFULWqUHVDSULRULREMHFWLIVOHFKRL[GXPRUWLHU© E » est DXVVLOHIUXLWGHO¶DSSUpFLDWLRQGXPDQLSXODWHXUHWJDJQHUDLWjrWUHDIILQp

Tableau 11 : Caractéristiques des 5 mortiers commerciaux testés fournis par le fabricant

Référence A B C D E F

Destination ^(*1) S R R R R S

Granularité maxi

(EN 12192-1) [mm] 1,6 1,5 1,6 2 1,25 1

Résistance en compression (28 jours)

(EN 12190) [MPa] 83 60 55 65 42 75

Résistance à la flexion (28 jours)

(EN 196-1) [MPa] 12,5 - - 12 8 12

Adhérence sur le béton

(EN 1542) [MPa] 2 2 3 1,5 5,5

0RGXOHG¶pODVWLFLWp>*3D@ - 20 20 - 17,6

Consistance ^(*2) Fl P Fl F F P

(*1) : S, Scellement ; R, Réparation_ ^(*2) : Fl, Fluide ; P, Plastique ; F, Ferme

II.2.1.2 F

:

¶

MORTIER

-IS

Une première formule (P1) est établie par le formulateur industriel en se basant sur la consistance, les matériaux utilisés dans le mortier commercial de référence « E » et en recourant à des critères identiques à ceux ayant permis de sélectionner cette matrice commerciale. Sur la base de cette formule, une étude paramétrique est lancée en considérant 6 « leviers » tirés GH O¶pWXGH bibliographique, considérés isolement de sorte à bLHQ GLVVRFLHU O¶HIIHW LQGXLW &HV OHYLHUV DLQVL TXH O¶HIIHW associé sont décrits dans le tableau 12. Le tableau 13 quant à lui, synthétise et précise l¶HQVHPEOHGHVpOpPHQWVTXDQWLtatifs relatifs à la formulation des mortiers en question.

Tableau 12 'HVFULSWLRQGHVOHYLHUV XWLOLVpV DXFRXUV GH O¶pWXGH SDUDPpWULTXH HW GH O¶HIIHWYLVpVXUOHPRUWLHU

Ref Levier concerné Effet visé

P2 Augmentation du taux de ciment Accroître les performances mécaniques P3 Diminution de la granularité APpOLRUHUO¶DGKpUHQFHWH[WLOH-mortier P4 Augmentation de la granularité Accroître les performances mécaniques P5 $XJPHQWDWLRQGXWDX[G¶XOWUDILQHs APpOLRUHU O¶DGKpUHQFH WH[WLOH-mortier ainsi que la pénétration au sein des fils P6 $MRXWG¶XQHUpVLQHSRO\PqUH APpOLRUHU O¶DGKpUHQFH WH[WLOH-mortier

ainsi que la pénétration au sein des fils P7 $MRXWG¶XQIOXLGLILDQWHWUpGXFWLRQ

du taux de gâchage

Accroître les performances mécaniques et diminution du retrait

Tableau 13 : Formulation des différents mortiers

Référence unité P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

CEM I 52.5 N HTS

% de la masse liant + granulats 35 45 35 35 35 35 35

Chaux vive ultra fine 2 2 2 2 2 2 2

Fumée de silice 2 2 2 2 3.5 2 2

)LOOHUȝP - - 10 - - - -

6DEORQVLOLFHX[ȝP 36 26 51 36 34,5 33 35,7

6DEOHȝP 25 25 - - 25 25 25

Sable 0.1/2 mm - - - 25 - - -

Fluidifiant - - - - - - 0.3

Poudre de polymère

redispersible - - - 3 -

Taux de gâchage 15 15,5 16,5 15 15,5 14 10,5