Дисертації з теми "Sable de béton recyclé"

Les granulats de béton recyclé (GBR) contiennent, de par leur origine, de la pâte de ciment résiduelle qui leur confère une forte porosité et des performances modérées. La porosité conduit à une absorption d’eau forte. C’est une difficulté importante sur le plan industriel car elle complique l’ajustement de l’eau dans les bétons qui permet de maitriser leur ouvrabilité en production. Le processus de fabrication des GBR conduit à avoir plus de pâte dans les particules les plus fines et donc plus d’absorption. En conséquence, si aujourd’hui l’industrie recycle relativement bien les gravillons de GBR dans les bétons, elle utilise peu les sables de GBR, du fait de leur plus grande porosité. Or, lors de la fabrication des GBR, on obtient environ 50 % de sables et 50 % de gravillons. En conséquence, la porosité des sables de GBR est un frein à l’économie circulaire du béton. Un certain nombre de techniques ont été proposées pour éliminer ou améliorer la pâte de ciment résiduelle mais elles posent des problèmes de coût. La carbonatation naturelle des GBR par le CO2 atmosphérique contribue à diminuer leur absorptiond’eau en obstruant leur porosité, mais c’est une réaction qui dure plusieurs mois. Des recherches sont en cours pour faire de la carbonatation accélérée (en concentrant le CO2 par exemple) à l’échelle industrielle.Le présent travail explore une idée alternative quiconsiste à former en quelques jours, à l’aide debactéries biocalcifiantes, une gangue de CaCO3 autourdes GBR et surtout de la partie sableuse, afin de limiterl’accès de l’eau à leur porosité.Dans un premier temps,des bactéries candidates non pathogènes ont étéidentifiées, sélectionnées, adaptées au milieu alcalin desGBR, puis nous avons vérifié leur aptitude à produire duCaCO3. Dans un second temps, nous avons déterminéles conditions qui favorisent une croissance des bactéries et une production de CaCO3 homogènes sur la surface de milieux gélosés modèles. L’homogénéité est en effet une condition sine qua non pour obtenir une bonne étanchéité à l’eau. Nous avons ainsi confirmé l’intérêt de sélectionner des bactéries capables de produire du biofilm. Enfin, les procédés développés ont été appliqués à des disques de mortier modèles facilitant les observations visuelles. Les résultats préliminaires confirment qu’il est possible de faire baisser l’absorption de ces mortiers de façon notable à l’échéance d’un mois. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces résultats encourageants sur sable de GBR
Recycled concrete aggregates (RCA) contain, due to their origin, residual cement paste which gives them high porosity and moderate performance. The porosity leads to a strong water absorption. This is a major difficulty on the industrial level because it complicates the adjustment of water in concrete batches, which allows to control their workability in production. The RCA manufacturing process results in having more paste in the finer particles and therefore more absorption. As a result, while the industry today recycles coarse RCA into concrete relatively well, it uses small amounts of RCA sand because of their greater porosity. Yet, during the manufacture of RCA, about 50% sand and 50% coarse aggregates are obtained. Consequently, the porosity of RCA sand hinders the circular economy of concrete. A number of techniques have been proposed for removing or improving the residual cement paste, but they are expensive. The natural carbonation of RCA by atmospheric CO2 helps with decreasing their water absorption by obstructing their porosity, but this is a several month reaction. Research is ongoing to make accelerated carbonation (by concentrating CO2, for example) on an industrial scale. The present work explores an alternative idea, which consists in forming in a few days, using biocalcifying bacteria, a matrix of CaCO3 around the RCA and especially the sand part, in order to limit the access of water to their porosity. First, candidate non-pathogenic bacteria were identified, selected, adapted to the alkaline medium of RCA, then we checked their ability to produce CaCO3. In a second step, we detemined the conditions, which favor uniform bacterial colonization and production of CaCO3 on the surface of model agar media. Homogeneity is indeed mandatory to obtain good water tightness. We thus confirmed the value of selecting bacteria capable of producing biofilm. Finally, the methods developed were applied to model mortar disks facilitating visual observations. Preliminary results confirm that it is possible to significantly lower the absorption of these mortars within one month. Further work is needed to confirm these encouraging results on sand part of RCA

Les programmes de démolition sont en très forte croissance, notamment dans le cadre des grands projets de ville. La déconstruction engendre des millions de tonnes de déchets souvent de nature minérale (béton). Actuellement seule une partie du béton issu de la déconstruction est recyclée, principalement pour des travaux routiers. La valorisation de l’intégralité de ces matériaux en tant que constituants pour la fabrication de bétons recyclés ouvre aujourd’hui de nouvelles perspectives environnementales, économiques et technologiques. Ces perspectives nécessitent de lever certains verrous scientifiques et technologiques. La réutilisation des granulats recyclés de démolition/déconstruction permet de limiter l’extraction des matières premières et donc de participer à la préservation des gisements naturels des granulats.L’incorporation des granulats recyclés affecte les propriétés du béton à l’état frais et à l’état durci. La principale raison est l’absorption d’eau qui est très élevée surtout pour la fraction sable. Il est donc difficile de contrôler le rapport E/C effectif puisqu’il existe la cinétique d’hydratation du ciment et la cinétique d’absorption du sable recyclé (SR). En addition, l’incorporation du SR génère une baisse de résistance mécanique et les propriétés de durabilité du mortier. Cette baisse est liée à la porosité du sable recyclé, aux propriétés de la nouvelle pâte de ciment et aux propriétés mécaniques de la zone d’interface (ITZ). La thèse proposée par le laboratoire FM2D / MaST (IFSTTAR) est intitulée ‘Effet du traitement du sable recyclé sur les propriétés d’un mortier’. Cette thèse porte sur l’étude du comportement du mortier à base de sable recyclé traité et non-traité. Dans le but de résoudre cette problématique, nous proposons 2 approches :-Identifier un degré de saturation optimal du SR pour obtenir un rapport E/C effectif constant.-Améliorer la microstructure du SR par des produits chimiques avant son incorporation dans le mortier. Un procédé de traitement du SR est développé au laboratoire. Les traitements chimiques proposés consistent à diminuer le coefficient d’absorption d’eau du SR en premier lieu. Les propriétés à l’état frais et à l’état durci (résistance en compression, propriétés de durabilité vis-à-vis la corrosion d’armature et retrait) des mortiers à base de SR traité ont été étudiées.Les résultats obtenus durant ce travail de recherche indique un succès du traitement chimique du sable recyclé. Le WAC du SR diminue après traitement et les propriétés du mortier à l’état frais et à l’état durci sont améliorées. Ainsi, les propriétés de durabilité du mortier à base de SR traité sont meilleurs que celles du mortier à base de SR non-traité et dans quelques cas meilleurs que le mortier ordinaire (à base de SN)
The sustainability of primary resources is subjected to continuous threat via the construction industry. In fact, the amount of construction and demolition waste (CDW) produced and dumped into landfills is increasing each year. This situation forced the concrete industry to generate effective solutions such as implementing CDW as recycled concrete aggregates (RCA) to produce new types of concrete. Furthermore, a recent life cycle assessment study proved that the concrete made of RCA presents the best environmental behavior. CDW is currently used in the road and sidewalks construction and maintenance, however it needs more time and further investigations before using it completely as RCA in new concrete for building construction field because of their poor porosity properties. The recycling of the totality of the RCA in order to be used as new materials to produce new recycled concrete opens nowadays new environmental, economic and technological perspectives. Many scientific obstacles need to be studied in order to solve these perspectives. The re-use of the CDW as RCA will allow the limitation of the extraction of the raw materials and preserving the natural aggregates fields. In this thesis, we will be studying the fraction 1-4 mm of the RCA called recycled sand (RS). The water absorption of the RS influences the fresh and the hardened properties of mortar. Therefore, it is hard to maintain a constant W/C ratio since there is two phenomena during the fabrication of mortar: the absorption kinetic of the RS and the hydration reaction of the cement. In addition, the use of the RS leads to a decrease in the compressive strength and the durability properties of mortar. This decrease is controlled by three parameters: the porosity of the RS, the properties of the new cement paste and the properties of the interfacial transition zone (ITZ).The thesis proposed by the laboratory FM2D / MaST (IFSTTAR) is entitled ‘Effect of the treatment of the recycled sand on the properties of mortar’. This research subject is a comparison study between the behavior of treated recycled sand mortar and non-treated recycled sand mortar. In order to solve the problem of the use of recycled sand new mortar, we suggest two approaches:-Determining an optimal saturation state of the recycled sand in order to obtain a constant effectif W/C ratio.-Enhancing the microstructure of the RS using chemical products before using it in formulating new mortar. The treatment process proposed in this research consists of testing different chemical products with different concentrations using different application methods and different application times. The aim behind the chemical treatments proposed is, firstly, to decrease the value of the water absorption coefficient of the RS. The fresh and the hardened properties (compressive strength, durability properties, shrinkage) of mortar made with the treated RS (100% volume substitution) will be studied and compared to the properties of mortar made of non-treated RS and finally with the normalized mortar.The results obtained during this research indicate a success of the chemical treatment. The WAC of the RS decreased and the fresh and hardened properties of the mortar as well as it durability properties were enhanced compared to the mortar made of non-treated RS

De très grandes quantités de déchets de construction et de démolition sont produites chaque année, en même temps, de grandes quantités de granulats naturels sont nécessaires pour la construction. Jusqu'à présent, seule une petite fraction de ces déchets est réutilisée comme granulats pour la fabrication du béton. Les Granulats Recyclés (GR) sont principalement composés d’un mélange intime de granulats naturels et de pâte de ciment durcie (PCD). La pâte de ciment durcie possède généralement une porosité nettement plus élevée que celle des granulats naturels, la teneur et les propriétés physico-chimiques de la pâte de ciment présente dans les GR a ainsi une forte influence sur leurs propriétés. Les sables recyclés qui contiennent essentiellement du mortier et de la pâte, possèdent généralement un coefficient d’absorption d’eau très élevé, ce qui freine considérablement leur valorisation dans le béton. L'objectif principal de cette étude est de mieux comprendre le rôle joué par la PCD sur les propriétés des GR afin d'améliorer les méthodes de caractérisation de ces matériaux et de les réutiliser dans la fabrication de mortiers ou de bétons. Tout d'abord, une méthode expérimentale basée sur la dissolution de la PCD dans l'acide salicylique est développée et permet de mesurer la teneur en PCD des GR. Les propriétés des GR sont ensuite étudiées en fonction de la teneur en PCD, de la taille des particules et de la composition du béton d'origine. De la relation obtenue entre l'absorption d'eau et la teneur en pâte de ciment, le coefficient d'absorption d'eau de la fraction fine (0/0.63mm) peut être estimé. Différents GR industriels sont ensuite caractérisés afin d’étendre les conclusions précédentes à des GR produits dans des conditions plus réalistes. Par ailleurs, l'influence de la carbonatation sur les propriétés des GR est également étudiée. Enfin, l'influence de l'état saturation des GR sur les propriétés des mortiers frais et durci et sur leur microstructure est explorée. Les mortiers recyclés avec GR sec ont une meilleure résistance à la compression que ceux avec GR saturés. Ces résultats sont confirmés par l'étude des propriétés de l’ITZ. Les propriétés mécaniques de mortiers fabriqués avec des teneurs variables en GR ou avec des fractions de substitution différentes sont étudiées. La fraction fine des GR a une influence plus néfaste sur les propriétés des bétons recyclés que la fraction grossière
Very large quantities of construction and demolition wastes and especially concrete wastes are produced yearly. At the same time, high amounts of natural aggregates are needed for construction industry. Up to now, only a small fraction of these concrete wastes is re-used as recycled concrete aggregates (RCA) for the manufacture of concrete. RCA are composed of an intimate mix between aggregates and hardened cement paste (HCP). Hardened cement paste is much more porous than the natural aggregates and the properties and proportions of HCP largely influence the properties of RCA. As a consequence, the fine fraction of RCA (FRCA), essentially composed of mortar and cement paste, possesses a large water demand which makes it harder to recycle into concrete.The objective of this research is to better understand the role played by HCP on the properties of RCA in relation with the improvement of the characterization methods of these materials and their reuse in the manufacture of mortar or concrete. Firstly, an experimental method based on salicylic acid dissolution allowing to determine HCP content of FRCA is developed. FRCA properties are then studied as a function of hardened cement paste content, particle sizes and properties/composition of the original concrete. From the obtained relationship between water absorption and cement paste content, the water absorption coefficient of the smaller fraction (0/0.63mm) can be estimated whereas it is difficult to measure. Secondly, different industrial RCA are characterized which allows us to expand the preceding conclusions to “real RCA”, meanwhile, the influence of carbonation on the properties of FRCA is also carried out. Finally, the influence of the saturation state of FRCA on the properties of fresh and hardened mortars and on their microstructure is explored. The recycled mortars with dry FRCA have better compressive strength than that with saturated FRCA, which is confirmed by the study of ITZ properties. The mechanical properties of mortars with different RCA content and replacement fraction are determined. The finer fraction of RCA has a worse influence on the mechanical properties of RAC than the coarser fraction

L’intérêt pour le recyclage du béton est né d’une volonté d’inscrire le secteur du BTP dans une logique de développement durable. Les granulats de bétons recyclés (GBR) sont constitués de granulats naturels et de pâte de ciment adhérente durcie. La porosité élevée des GBR est à l’origine d’une modification de l’eau efficace du béton au détriment de ses performances aux états frais et durci. Un protocole expérimental basé sur des mesures d’étalement de mortier est proposé pour suivre quantitativement le transfert d’eau entre des sables de GBR et une pâte de ciment fraîche. Ce protocole est testé sur des sables de pâte de ciment (SPC) de rapport eau/ciment (E/C) égal à 0,3, 0,5 et 0,7. Les résultats montrent que le degré de saturation des SPC atteint un maximum avant 6 minutes d’immersion dans une pâte de filler puis reste quasi-constant. Le degré de saturation augmente avec le rapport E/C des SPC mais reste inférieur à 1. De plus, les cinétiques de transfert d’eau vers la porosité des SPC initialement secs immergés dans une pâte de filler ou de ciment sont similaires. Le protocole établi repose sur l’hypothèse d’une corrélation entre le rayon d’étalement et la quantité d’eau efficace du mortier. Afin d’étudier cette corrélation, d’une part, sous l’approximation de lubrification, les seuils d’écoulement des mortiers sont calculés à partir du rayon d’étalement. D’autre part, ces seuils sont calculés avec une approche bi-phasique des mortiers assimilés à des suspensions non colloïdales dans des fluides à seuil. La cohérence entre les deux approches est examinée
The increased interest in concrete recycling results from a willingness to reconcile the construction industry with sustainability. Recycled concrete aggregates (RCA) consist of a mix of natural aggregates and attached cement. The high porosity of RCA modifies the effective water content of a recycled concrete at the expense of its fresh and hardened performances. A testing method based on spread measurements is suggested to follow quantitatively water transfers between RCA sand and a fresh cement paste. This protocol is tested on cement paste sands (CPS) having 0.3, 0.5 and 0.7 water/cement ratios (W/C). Results show that the saturation degree of CPS embedded in a filler paste reaches a maximum no later than 6 minutes then remains quasiconstant. The saturation degree increases with the W/C of CPS ratios but remains less than 1. Moreover, similar water transfer kinetics are found whether initially dry CPS are immersed in a filler or a cement paste. The established protocol assumes a correlation between spread and effective water content of a mortar. In order to study this correlation, on the one hand, under the lubrication approximation, the yield stress of mortars is calculated from their spread radius. On the other hand, yield stress of mortars is calculated using a biphasic modelling of mortars viewed as non-colloidal suspensions in a yield stress fluid. Consistency between the two approaches is examined

Les granulats de béton recyclé (GBR) ne sont pas suffisamment utilisés dans le secteur de la construction, principalement en raison de leur grande capacité d’absorption d’eau. Ces matériaux sont en effet composés de granulats naturels concassés et de pâte de ciment durcie adhérente qui possède une forte porosité. La première partie de ce travail de recherche s’intéresse à la valorisation des GBR de dimensions inférieures à 4 mm (sables recyclés) dans une formulation de mortier. Les comportements à l’état frais et durci de mortiers fabriqués soit avec un sable recyclé soit avec un sable naturel modèle sont comparés. Le sable naturel modèle est conçu dans le but d’obtenir des caractéristiques physiques proches de celles du sable recyclé. Cette démarche permet de mettre en évidence l’influence de la substitution d’un sable naturel par un sable recyclé de caractéristiques voisines. La seconde partie de ce travail consiste à trouver une piste de valorisation pour les particules de GBR inférieures à 125 µm. L’objectif est ici d’utiliser la poudre issue du broyage de GBR comme addition minérale. Un travail de caractérisation de la poudre recyclée permet de mettre en évidence que la fine recyclée reste poreuse après broyage. Un modèle théorique et une méthodologie expérimentale permettant d’estimer cette porosité sont développés. Enfin, des mortiers fabriqués avec un filler calcaire et une fine recyclée sont comparés, les résultats montrent que la fine recyclée peut être utilisée comme addition minérale
Recycled concrete aggregates (RCA) are not enough used in the construction sector, mainly because of their high water absorption capacity. These fine particles are composed of crushed natural aggregate and adherent hardened cement paste. The first part of this work consists in valuing particles smaller than 4 mm of an RCA in a mortar composition. Thus, the fresh and hardened behavior of mortar performed with recycled fine aggregate and model natural aggregate have been compared. The natural model fine aggregate has been performed to have an equivalent physical characteristics with the recycled one. This approach helped to understand the hardened behavior of the mortar made with recycled fine aggregate. The second part of this work consists in finding a recovery track for particles smaller than 125 μm of RCA, the goal is to use them as mineral addition. A characterization work show that the recycled powder is porous, thus a theoretical model and an experimental methodology allowing to estimate this porosity are developed. Finally, a comparison between mortar made with a limestone powder, and a recycled powder are compared. The results show that the recycled powder can be used as mineral additive in mortar composition

Au Québec, des milliers de tonnes de résidus de béton sont issus de la démolition des infrastructures et des milliers de tonnes de verre sont récupérés annuellement. Seulement près de la moitié de ces résidus sont réutilisés. La pression pour trouver des applications potentielles permettant une réutilisation optimale de ces résidus de démolition est grandissante. Dans un contexte de développement durable, la ville de Montréal a comme défi de réutiliser tous les matériaux de démolition qu’elle génère et tout le verre qu’elle récupère. Ce projet de recherche, financé par la ville de Montréal, s’inscrit donc dans une perspective de valorisation des matériaux recyclés et de développement de matériaux innovants et durables. L’objectif de cette étude de recherche est d’étudier et d’évaluer les divers potentiels d’application des granulats de béton recyclé et des granulats de verre recyclé dans les bétons compactés au rouleau. Le programme d’essais réalisé dans le cadre de cette étude comporte quatre phases. Dans un premier temps, des essais réalisés sur les matériaux recyclés ont permis de mieux les caractériser afin de formuler des mélanges de BCR optimaux. Par la suite, les propriétés à l’état frais et les propriétés mécaniques des BCR ont été réalisées en laboratoire. L’analyse de ces propriétés a permis de déterminer un taux de remplacement optimal. Ce taux de remplacement a été utilisé afin d’évaluer l’impact sur la durabilité des mélanges. Finalement, des analyses sommaires ont été réalisées afin de démontrer l’impact économique et environnemental d’un remplacement granulaire par des MR-2 dans les BCR. Les travaux de recherches ont montré qu’un remplacement granulaire par des matériaux recyclés affecte les propriétés à l’état frais, les propriétés mécaniques et la durabilité des BCR. Il a été montré qu’un taux de remplacement de ± 40 % dans le cas des granulats de béton recyclé et de ± 25 % dans le cas des granulats de verre recyclés permet d’obtenir un BCR présentant des propriétés satisfaisantes. Finalement, des analyses sommaires démontrent que l’utilisation de matériaux recyclés dans les BCR est profitable tant en matière économique et qu’en matière environnementale.

L'introduction de granulats de béton recyclé (i.e. granulats produits à partir des gravats issus de la démolition d'ouvrages en béton obsolètes) dans les formulations de béton impacte de manière significative le comportement structurel des éléments en béton armé. Ce travail est consacré à l'étude de l'influence des granulats de béton recyclé sur l'adhérence armature-béton. Dans un premier temps, un modèle analytique de l'adhérence armature-béton est développé. L'originalité du modèle proposé réside dans le nombre limité de paramètres physiques sur lesquels il est fondé. Ces paramètres physiques sont ensuite déterminés expérimentalement via la réalisation d'une campagne d'essais d'arrachement. Trois types de bétons, dont deux bétons de granulats de béton recyclé, sont étudiés. Le suivi de l'arrachement de l'armature est complété par des mesures acoustiques permettant d'obtenir des informations provenant du coeur de l'échantillon, où l'armature se trouve
The use of recycled concrete aggregate (i.e. aggregate produced from concrete demolition rubble) has a significant impact on the mechanical behavior of reinforced concrete members. This work focuses on the influence of recycled concrete aggregate on rebar-concrete bond. First, an analytical madel of the rebar-concrete bond is developed. The original feature of this modellies in the limited number of non-free physically-based parameters on which it is based. These parameters are then experimentally determined through a pull out test campaign. Three types of concrete, including two recycled aggregate concretes, are studied. Pull-out test monitoring is completed by acoustic measurements in order to obtain data from inside the concrete bulk, where the reinforcing bar is located

Les travaux de recherche entrepris dans le cadre de cette thèse sont destinés à permettre de démontrer que dans la technique de projection, le béton de sable fibré peut remplacer le béton ordinaire habituellement utilisé.La technique de projection du béton est notamment utilisée dans les travaux de soutènement et de tunnels, la stabilisation des pentes mais aussi dans la conception des panneaux 3D.Le béton utilisé, à ce jour, dans la technique du béton projeté dans la conception des panneaux 3D est à base de gravillons 3/8 mm. Cependant, l'inconvénient avec ce mélange, c'est les pertes par rebond du matériau et de fibres qui sont importantes (jusqu'à 50%), d'où un impact économique défavorable et une influence négative sur les propriétés mécaniques du matériau en place sur le support.Le béton de sable composé d'un faible dosage en ciment, sable et une grande quantité de fines calcaires semble tout à fait indiqué pour pallier ce problème, étant donné les avantages que procurent ses finesse, cohésion, fluidité et homogénéité. Dans le cadre de cette étude, les performances du béton de sable projeté (BSP) ont été comparées à celles du béton ordinaire projeté (BOP). Pour le retrait, le comportement a aussi été confronté à celui du béton vibré. Les paramètres de comparaison ont concerné l'état frais (avant, pendant et après projection) et l'état durci, avec une attention particulière portée aux taux de rebond des matériaux, aux résistances mécaniques et aux retraits (endogène et de dessiccation).Les résultats de nos investigations ont mis en évidence un certain nombre d'avantages du BSP par rapport au BOP. A cet effet, notons la réduction des pertes par ricochet des matériaux (béton et fibres) de moitié, avec des épaisseurs de couches de béton projeté de 9 cm contre 6 cm pour le BOP. L'autre point positif, c'est la qualité du fini de surface. Du point de vue de la résistance à la compression, le BSP présente une amplitude plus importante au jeune âge, mais équivalente à long terme. Le retrait endogène du BSP est similaire à ceux des BOP et des bétons vibrés (BV), aussi bien en amplitude qu'en cinétique. Quant au retrait de dessiccation, le BSP manifeste une déformation de l'ordre de 10% plus élevée que celle du BOP. Alors que par rapport au BV, la magnitude de la déformation du BSP est plus petite que celle du BV, et ce en dépit d'une perte d'eau par évaporation plus importante. Par conséquent, et en opposition à la majorité des résultats de la littérature, un perte de poids plus importante par dessiccation, n'implique pas systématiquement une déformation de retrait plus importante. L'autre résultat inattendu est que la structure monomodale de type « méso » du BSP est affectée par une cinétique de séchage plus rapide que la structure bimodale de type « macro » et « méso » du BV.Par ailleurs, l'ajout de 50 kg/m3 de fibres métalliques au BSP réduit le retrait de dessiccation de 16 %, alors que leur influence semble ne jouer aucun effet sur la cinétique ou la magnitude de la déformation du BOP, du moins dans les proportions du dosage utilisé.La proportion de mésopores semble un facteur décisif dans le comportement des retraits de dessiccation des bétons. Dans ce contexte, une explication est fournie pour mettre en relief les raisons du retrait moins important du BSP par rapport au BV, malgré une perte d'eau par séchage plus importante et un volume de pâte plus important
This paper presents test results of mechanical properties of fibre reinforced sand-concrete (BSP) formulated to be used in the sprayed wet-mix process, as a substitution to fibre reinforced concrete (BOP) sprayed by dry-mix process. This process of application of concrete is suitable for diverse applications such underground support and slope stabilization. In BOP, formulated with aggregates up to 8 mm, both material and fibre rebounds are high (50 %); this results in economic implications, and affects the performances of the mixture negatively.BSP formulated with low dosage of cement, sand and high content of limestone filler, but without coarse aggregate; seems to be indicated to alleviate most of these problems, because of its fineness, high cohesiveness, high fluidity and better homogeneity. BSP was investigated and compared with BOP, on the basis of fresh and hardened properties with special emphasis on rebound, compressive strength and drying shrinkage. Results of investigations showed many advantages of this new mixture (BSP) when compared to BOP: reduction of material and fibre rebounds by approximately 50%, relatively substantially thicker layers (9 cm vs 6 cm), good finishing surface, higher early age compressive strength, and long term drying shrinkage close to that of BOP.Comparison of the results shows that the endogenous shrinkage of BOP, BSP and vibrated concrete (BV) is similar.On the other hand, the present study showed that a low amount of steel fibre (50 Kg/m3)reduces the drying shrinkage of BSP by approximately 16%.While, in the case of BOP, the influence is not significant.The aim of this study is to bring some answers to the questions about the delayed deformation of the shooting sand-concrete [BSP], which is made of aggregates up 5 mm.Drying shrinkage results, revealed that drying shrinkage of BSP is higher than that of BV in the short term. In the long term, it becomes lower than that of BV. However, the BSP loses more water during the period of shrinkage measurements than BV. Furthermore, pore size distribution shows that the mesoporous structure of BSP lost more water than the bimodal structure of BV, which includes macropores and mesopores. These particular porometric structures of BSP and BV are the main factor behind the difference of the drying shrinkage behaviour of the two mixtures.This is an interesting and unexpected result, which is not in accordance with the commonly accepted relationship between shrinkage and weight change of samples, and between moisture loss and porometric structure. This work provides an explanation for this phenomenon by taking into account the kinetics of drying and the porometry of the concrete

Gérer le devenir des déchets du bâtiment est un défi récent auquel sont confrontés les ingénieurs car seuls les déchets ultimes seront mis en décharge. Valoriser les bétons de démolition sans traitement préalable, et sans risques majeurs de pollution, pour en faire de nouveaux, est pour partie l'objectif de cette thèse. Les éléments essentiels liés aux caractéristiques des bétons et bétons recyclés sont récapitulés. Au-delà de la réutilisation -élaboration, composition, fabrication- l'étude du comportement de bétons recyclés sous sollicitation mécanique et de sa modélisation apparaît nécessaire en tant qu'élément de structure bâtie. En deuxième partie de la bibliographie, le comportement mécanique des bétons est étudiés. Différents modèles d'endommagement mécanique des bétons sont analysés ainsi que la fonction d'endommagement, le critère des contraintes, et le mode de dégradation des bétons. Le choix de la méthodologie expérimentale et des moyens mis en oeuvre font l'objet de la seconde partie. Puis la partie suivante s'intéresse aux dépouillements et à l'interprétation de nombreux essais. L'analyse a permis d'étudier le comportement de mortiers, l'affaissement et les performances d'un béton recyclé,. . . Une analyse plus fine est proposée sur les formules de Féret, de Bolomey, de Powers et britannique [etc]

La consommation de béton devient de plus en plus importante en raison d'une urbanisation accrue nécessitant la réhabilitation et la construction de bâtiments et d'infrastructures. Néanmoins, la production de béton qui doit accompagner le développement urbain entraîne des problèmes environnementaux relatifs à la préservation des ressources naturelles qui ne sont pas inépuisables. Malgré des efforts de recyclage, la plupart des matériaux recyclés sont généralement utilisés pour les travaux routiers ou de remblai. En s'inscrivant dans le Projet National Recybéton (PN), ce travail de thèse a pour objectif d'apprécier la valorisation du recyclage des matériaux issus des bétons déconstruits en les intégrant dans de nouveaux bétons. Deux types de matériaux recyclés sont étudiés, les fines qui sont produites en quantités importantes lors de la phase de concassage du béton d'ouvrage démoli, et les granulats (sable et gravillon) qui sont pour la plus grande part issus des granulats naturels initiaux. Le présent travail a donc pour mission de quantifier des propriétés des matériaux cimentaires aux différents états lors de l'utilisation de : * granulats recyclés dans le squelette granulaire, * fines de sable broyé (SBC) et de fines de dépoussiérage (FBC) en tant qu'additions minérales. La première partie est dédiée à l'étude de l'influence de l'état hydrique des granulats recyclés (sable et gravillon) sur l'évolution de la rhéologie du béton dans le temps, et à l'étude de leur incidence sur la résistance à la compression à 28 jours. Les résultats obtenus dans la limite du contexte expérimental nous permettent de suggérer des recommandations sur l'état hydrique initial des recyclés et sur leur taux d'incorporation dans le mélange de béton. La deuxième partie présente l'évaluation de la faisabilité d'utiliser des sables de bétons concassés et des fines de bétons concassés (récupérées industriellement) comme addition minérale dans les matériaux cimentaires. A partir des résultats obtenus, il est possible d'apprécier dans quelle mesure ces fines sont compatibles avec les matrices cimentaires aux états frais, durcissant et durci. La troisième partie propose une piste pour limiter le problème de la Réaction Alcali-Granulat (RAG) dans le béton de granulats recyclés. La stratégie est basée sur deux volets. La première insiste à vérifier l'applicabilité du fascicule de documentation FD P18-464 lors de l'utilisation de granulats recyclés. Le deuxième examine l'intérêt de l'utilisation des additions minérales pour limiter, voire empêcher la RAG
The concrete consumption has been becoming more and more important due to the increase of urbanization requiring the rehabilitation and the construction of buildings and infrastructure. Nevertheless, the concrete production that accompanies the urban development leads to many environmental problems related to the preservation of natural resources which are not inexhaustible. Despite of recycling efforts, most of recycled materials are typically used for road works or embankment. By participating in the French National Project Recybéton, this thesis aims to assess the enhancement of recycling materials issued from deconstructed concretes by incorporating them in new concrete design. Two types of recycled materials will be studied, the powder produced in large quantities during the crushing phase of demolished concrete, and the aggregates (sand and gravel) whose the most part issued from the initial natural aggregates. Therefore, research study aims to quantify the properties of cementitious materials in various states by the use of: • recycled aggregates in the granular skeleton, grinded recycled concrete sand and powder of dust removal as supplementary cementing materials. The first part is dedicated to the study of the influence of moisture states of recycled aggregates (sand and gravel) on the concrete's rheology evolution in time and the study of their impact on 28 days compressive strength. The results obtained within the limit of experimental context will allow suggesting recommendations on the initial moisture state of recycled aggregates and their incorporation's rate in the concrete mix. The second part presents the evaluation of the feasibility of using grinded recycled concrete sand and crushed concrete powder (industrially recovered) as supplementary cementing materials. From the results, it will be possible to assess the extent that these fines are compatible with cement matrix in the fresh state, hardening state and hardened state. The third part proposes a way to limit the problem of Alkali-Aggregate Reaction (AAR) in recycled concrete. The strategy is based on two methods. The first insists to verify the applicability of the FD P18-464 documentation when using recycled aggregates. The second examines the interest in the use of mineral additives to limit or even prevent the AAR

Les sables issus de la déconstruction du béton (GBR), ontune porosité importante du fait de la présence du mortier résiduel issu du béton primaire. Ceci est un frein à leur recyclage dans le béton, comme cela serait souhaitable dans le cadre d’une économie circulaire de la filière. La carbonatation naturelle par voie aérienne des GBR est connue pour améliorer leurs performances. Par contre elle est très lente et les contraintes de stockage associées ne sont pas acceptables industriellement. Par ailleurs, des bactéries calcifiantes sont utilisées depuis quelques années pour améliorer des sols ou des pierres de monuments. Dans ce contexte, l’objet de cette thèse consiste à développer un procédé de calcification accéléré par dépôt de bactéries à la surface des GBR. La thèse est divisée en 2 phases :- Sélection et adaptation à un pH de 12 de souches bactériennes alcalino-résistantes au cours desquelles leur croissance et leur rendement en CaCO3 ont été évaluées in vitro,en fonction du milieu environnant (pH, présence d’urée, concentration en calcium…) ;- Mise en contact suivant différents procédés avec du sable de béton recyclé (GBR) et des disques de mortier lisses L’efficacité du traitement était évaluée par la diminution de la porosité du matériau A l’issue de ce travail, une souche bactérienne ayant un rendement calcique satisfaisant au contact de GBR a été identifiée. Toutefois la diminution de porosité des GBR traités avec cette bactérie reste limitée. Les observations effectuées montrent que cela est lié à un dépôt hétérogène des produits calciques à la surface des GBR. Des pistes d’amélioration du procédé sont proposées en conclusion du travail
Sands produced from demolition wastes (RCA) have a significant porosity due to the residual mortar resulting from the primary concrete. This is a brake on their recycling in concrete, as would be desirable to develop the circular economy of the sector. The natural carbonation byair of RCA is known to improve their performance. On the other hand, it is very slow and the associated storage constraints are not industrially acceptable. In addition,calcifying bacteria have been used for years to improve soils or monumental stones. In this context, the object of this thesis is to develop a method of accelerated calcification by deposition of bacteria on the surface of RCA This thesis is divided in 2 phases:- Selection and adaptation to pH12 of alkalophilic bacteria with the study of their growth and theirCaCO3 production yield, in vitro, in different environments (pH, urea or not, calcium concentration…) - RCA and mortar disk treatment with different processes whose efficiency is evaluated by a diminution of the material porosity. At the end of this work, a bacterial strain with a satisfying calcific production in contact with RCA was identified. However, the porosity reduction of the treated RCA porosity remains limited. The observations made show that this is linked to a heterogeneous deposit of calciumproduct on the surface of RCA. To conclude this work,several areas to be explored are proposed to improve the process

Le sud de l’Algérie est connu pour ces immenses dunes de sable qui recouvrent une partie de son territoire (Sahara). Ce sable présente des caractéristiques qui permettent d’entrevoir une valorisation dans le domaine de la construction sous forme de Béton à Ultra Hautes Performances (BUHP). Ce type de béton utilise en grande quantité de la fumée de silice, addition ultrafine qui lui confère ses performances très élevées, mais qui est aussi relativement rare et chère. Son remplacement par une autre addition à propriétés équivalentes, tel que le métakaolin, peut aussi être envisagé. L’objectif de cette étude est donc à la fois de valoriser le sable de dune de l’erg occidental du sud ouest de l’Algérie mais aussi de diminuer les coûts de fabrication des Bétons à Ultra Hautes Performances en y incorporant du métakaolin à la place de la fumée de silice. Les performances à déterminer sont des performances mécaniques instantanées, en compression et en flexion, et différées, sous forme de retrait et de fluage, ainsi que des propriétés de durabilité. Dans un premier temps, nous avons caractérisé les sables de dune algériens. Puis, nous avons procédé à la recherche d’une formulation de BUHP, adéquate en terme de mise en œuvre et permettant de remplacer la fumée de silice par le métakaolin. Enfin, nous avons étudié la valorisation proprement dite du sable de dune. Les bétons obtenus présentent des performances mécaniques très élevées, allant jusqu’à une résistance en compression de 250 MPa, une résistance en traction par flexion de 45 MPa et une résistance à la traction directe d’environ 20 MPa, avec le mode de traitement thermique approprié. Ils présentent aussi un très bon comportement différé, y compris sous charge, ainsi que d’excellents indicateurs de durabilité. Cette étude montre que la valorisation du sable de dune étudié est tout à fait possible dans les BUHP, et en particulier les BUHP fibrés, et que le remplacement de la fumée de silice par le métakaolin n’altère pas les propriétés de ces bétons
The south of Algeria is known for these immense sand dunes which cover part of its territory (the Sahara). This sand present of the characteristics which make it possible to foresee a valorization in the field of construction in the form of concrete with Ultra High Performances (UHPC). This type of concrete uses in great quantity of the silica fume, ultrafine addition which confers its very high performances to him, but which is also relatively rare and expensive. Its replacement by another addition with equivalent properties, such as the metakaolin, can also be considered. The objective of this study is thus at the same time to develop the sand of dune of the Western erg of the western south of Algeria but also to reduce the manufacturing costs of the Concretes with Ultra High Performances while incorporating in it of the metakaolin in the place of the silica fume. The performances to be determined are mechanical performances instantaneous, in compression and inflection, and differed, in the form of shrinkage and of creep, as well as properties of durability. Initially, we characterized Algerian sands of dune. Then, we proceeded in the search of a formulation of UHPC, adequate in term of implementation and allowing replacing the silica fume by the metakaolin. Lastly, we studied the valorisation itself of the sand of dune. The concretes obtained present very high mechanical performances, going until a resistance in compression of 250 MPa, a resistance in traction by inflection of 45 MPa and a tensile strength direct from approximately 20 MPa, with the mode of suitable heat treatment. They present also a very good differed behaviour, including under load, as well as excellent indicators of durability. This study shows that the valorization of the sand of dune studied is completely possible in the UHPC, and in particular the fiber UHPC, and that the replacement of the silica fume by the metakaolin do not deteriorate the properties of these concretes

Le travail présenté dans ce mémoire est une contribution à l'étude des variations thermiques et hygrométriques des bétons de sable fluides et de leur influence sur les déformations de retrait de ces bétons. Nous avons d'abord cherché à faire le point sur les connaissances actuelles concernant le retrait des bétons de sable. Nous avons aussi recensé et analysé les trois principaux modèles existants, pour choisir si possible à la fois le plus efficace et celui pouvant être physiquement le mieux justifié. Des essais de conductimétrie, de calorimétrie, le suivi de la cinétique de séchage des matériaux, des observations d'échantillons au microscope électronique à balayage et l'analyse de leurs porométrie au moyen du porosimètre à mercure, ont été choisis pour caractériser la microstructure. L'étude expérimentale a concerné le retrait plastique, le retrait endogène, le retrait de dessication et les résistances respectives des bétons. Ont été suivies parallèlement, les déformations des bétons de sable pour différentes conditions de température (T=20°C et 30 °C) et d'hygrométrie (HR=50, 60, 70, et 90%) et leur perte de masse au cours du temps. Une approche de la modélisation du retrait est également proposée. La possibilité d'évaluer le retrait endogène en fonction des résistances et le retrait de dessiscation en fonction des compositions et des dosages, permet de réduire de manière conséquente le nombre d'essais préliminaires
The work presented in this thesis, compares the behavior of the fluid concrete to the ordinary one with the exactly the same strength of the free strain of concrete. The bibliographical study, presented in this work, had permitted to analyze the tree principal models used to describe the shrinkage The monitoring of the drying process of microscope and the analysis of their porometry, of the mono modal type, were thus shown. The drying shrinkage of sand concrete has a kinetic which does not greatly differ from of ordinary concrete, however the sand concrete amplitude is almost twice that ordinary concrete. The autogenously shrinkage of the two concrete are almost identical. We have study simu1tanemet the shrinkage at different conditions (T= 2 0° and 30°C) and humidity (HR=50, 60, 70, 9(0 %) and their lost of height. Another important result found is that the desiccation of the sand concrete occurs without major cracking. This is explaining by the velocity and essentially by the uniformity

L’amélioration des techniques de caractérisation des granulats de béton recyclé (GBR) et une meilleure compréhension des propriétés des bétons fabriqués avec ces derniers permettraient de promouvoir l’utilisation des GBR. Ce travail vise à étudier l’influence de l’état de saturation des sables recyclés (SR) sur le comportement à l’état frais et durcissant des mortiers.La première partie de ce travail consiste à étudier l’absorption d’eau d’un SR par différentes méthodes. Les résultats montrent que l’absorption d’eau du SR est plus importante que celle du sable naturel (SN). Cependant, la valeur d’absorption d’eau du SR dépend étroitement de la méthode employée et du mode de pré-saturation. La deuxième partie est dédiée à l’influence de l’état de saturation sur la maniabilité des mortiers. Les résultats montrent que l’état de saturation initial, le mode de pré-saturation et le temps de pré-saturation influencent significativement la maniabilité des mortiers. L’influence de l’état de saturation du SR sur le comportement à l’état durci est ensuite étudiée à partir de deux mortiers contenant du SR à l’état sec et sursaturé. La microstructure est examinée au microscope électronique à balayage (MEB) associée à l’analyse d’images et également par essai d’indentation sous MEB. La résistance des mortiers contenant du SR est moins importante que celle des mortiers contenant du SN. L’état de saturation initial du SR influence peu la résistance en compression, la méso-porosité totale de la nouvelle zone d’interface (ITZ) et la dureté de la matrice cimentaire. En revanche, l’état de saturation du SR influence significativement la distribution de la méso-porosité dans la nouvelle ITZ
Improved techniques of characterization of recycled concrete aggregate (RCA) and a better understanding of the properties of concrete based on RCA would promote their use. The aim of this work is to study the influence of the state of saturation of RCA, especially of recycled sand, on the fresh and hardened behavior of mortars. The first part of this work is dedicated to the study of water absorption of recycled sand (RS) by different methods. The results show that the water absorption of RS is greater than that of natural sand (NS). However, the water absorption value of the RS is closely related to the used method and the pre-saturation mode. The second part is dedicated to the influence of the saturation state of aggregates on the workability of mortars. The results show that the initial saturation state, the pre-saturation mode and the pre-saturation time significantly influence the workability of the mortars. The influence of the saturation state of recycled aggregates on the hardened behavior of mortar is then studied with two mortars based on recycled dry or over-saturated sand. The microstructure is explored by scanning electron microscopy (SEM) followed by image analysis and by indentation test under the SEM. The compressive strength of mortars containing RS is lower than that of mortars made with NS. Moreover, the initial saturation state of RS does not influence significantly the compressive strength of mortars, the mean porosity of the new interfacial transition zone (ITZ) and the micro-hardness of the cement matrix. However, the saturation state influences significantly the distribution of meso-porosity in the new ITZ

Les matériaux silice-calcaires sont obtenus par mélange soigneusement dosé de chaux et de silice, broyé puis moulé par compression et traité a la vapeur dans un autoclave. Utilisant un sable de référence, l'étude montre que les résistances mécaniques d'un béton silice-calcaire augmentent proportionnellement avec l'intensité de pressage du mélange frais et le rapport chaux/sable (Ca(OH)2)/Si02). On note que pour chaque niveau de pressage correspond un optimum de chaux pour lequel la résistance en compression est maximale. Le produit formé est un silicate de calcium hydraté de formule Ca0Si02 0. 35H20 mal cristallisé mais décelable toutefois par diffraction X. A température élevée (60°), on observe une décomposition partielle du C-S-H et libération de chaux. L'utilisation de deux sables tunisiens, un sable marin (Boujafar) et un sable de carrière (Klédia) conduit à des résistances et propriétés mécaniques équivalentes à celles obtenues avec un sable quartzeux de référence. Nous étudions enfin trois caractéristiques physico-mécaniques essentielles : la masse volumique, l'absorption capillaire et le module d'élasticité. Nous pouvons ainsi positionner ce matériau par rapport à d'autres matériaux de construction équivalents
The calcium silicate materials are obtained by careful mixed dosage of Lime and quartz crushed then molded by compression and acted on by vapour inside an autoclave. Using a sand-reference, the study shows that mechanical strengths of calcium silicate concrete increase proportionally with the intensity of pressing of fresh mix, and with the lime/sand (Ca(OH)2)/Si02) ratio. We note that for each pressings Level corresponds an optimum of lime for which the compressive strength is maximum. The hydrated calcium silicate CC-S-H) which is formed is probably the C2 S Ho,35· It is badly crystallised but nevertheless is detectable by X diffraction. The quantity of C-S-H formed and the mechanical characteristics depend of the sand (reference or two Tunisian sands Boujafar and Kledia) and of the conservation's conditions : air at 20°C, 60° c and water at 60°C. The study of the density, the capillary absorption and the compressive elasticity modulus permits, with the mechanical strengths, to locate the calcium silicate concrete in the area of materials

La réutilisation et la valorisation de débris de démolition sont un enjeu très important pour l’industrie de la construction, particulièrement au Canada où un grand nombre d’infrastructures arrivent à la fin de leur cycle de vie. Bien que les débris de démolition soient déjà utilisés dans la construction de sous fondations de routes, ceux-ci sont très peu utilisés dans la confection de nouveaux bétons. Ce projet de recherche vise à évaluer le potentiel d’utilisation d’un matériau recyclé à base de débris de démolition dans la confection de nouveaux bétons de résistance moyenne destinés à la construction résidentielle. Le matériau recyclé utilisé dans le cadre de cette étude est un matériau de classe MR-2, composé en majorité de résidus de béton concassé. Cette étude consiste en l’analyse des propriétés des granulats de béton recyclés ainsi que leur impact sur les propriétés des bétons dans lesquels ils sont utilisés en remplacement des granulats naturels. En plus des essais classiques tels que l’analyse granulométrique, la mesure de la masse volumique, de l’absorption et l’essai Los Angeles, la caractérisation des granulats recyclés à permis de mesurer la teneur en mortier résiduel ainsi que la vitesse d’absorption. Les résultats de cette phase ont permis d’adapter la méthode de préparation des bétons confectionnés lors de l’étude paramétrique sur béton. En effet, lors de la confection des bétons, une période de pré-saturation des granulats a été ajoutée au protocole de malaxage afin de minimiser l’impact de la grande porosité des granulats recyclés sur les propriétés à l’état frais du béton. Dans le cadre de l’étude paramétrique, des formulations de béton ayant des rapports eau/liant (E/L) de 0,55 et 0,65 ont été préparées à des taux de remplacement des granulats naturel par des granulats recyclés variables. La résistance à la compression, la résistance à la traction, la résistance à la flexion et le module d’élasticité ainsi que les propriétés de durabilité, notamment, la perméabilité aux ions chlores, le retrait de séchage, la résistance au gel-dégel et la perméabilité à l’eau ont été évaluées pour les mélanges de bétons confectionnés. Les travaux de cette phase ont permis de quantifier l’impact des différents taux de remplacement sur les propriétés des bétons. Bien que le remplacement du granulat naturel par un granulat recyclé ait généralement un impact négatif sur certaines propriétés du béton, il est possible de minimiser ou même d’éliminer celui-ci en optimisant le taux de remplacement. En effet, cette étude a démontré qu’un taux de remplacement de 20% ou même de 35% dans certains cas ne cause pas ou très peu d’impacts négatifs sur les propriétés du béton.

Ce travail se situe dans le cadre du projet ANR VBD ECOREB qui œuvre avec le projet national PN RECYBETON à la levée des verrous technologiques propres à l’utilisation des granulats recyclés en vue de la formulation des bétons de structure.Pour cette étude six bétons de granulats recyclés correspondant à deux classes de résistance C25/30 et C35/40 et à une classe de consistance S4 sont élaborés. Ces formulations, définies dans le cadre du PN RECYBETON, sont conçues à partir de deux formulations de référence en substituant partiellement ou complètement les granulats naturels par des matériaux issus du recyclage des bétons. Un programme expérimental a été réalisé pour déterminer les propriétés du béton à l’état frais et à l’état durci. Les résultats des essais mécaniques montrent que pour la même classe de résistance à la compression, l’incorporation des granulats recyclés dans le béton induit une diminution de la résistance à la traction et du module d'élasticité .aussi bien qu’une augmentation de la déformation au pic et de la déformation ultime. Sous compression cyclique du type charge-décharge, l’endommagement au pic de contrainte augmente lorsque le taux de substitution est important alors que la vitesse d’endommagement devient plus faible. La campagne d’essais du fluage menée sur des poutres chargées en flexion trois points indique que la cinétique du fluage est influencée par la présence des granulats recyclés et elle est d’autant plus accélérée que le taux de remplacement est important.Les résultats expérimentaux de cette étude ainsi qu’un nombre important des résultats rapportés dans les références bibliographiques ont permis d’évaluer la validité des relations analytiques développées pour prédire les propriétés mécaniques du béton des granulats naturels en vue de leur utilisation pour le béton des granulats recyclés. On montre que ces expressions nécessitent la connaissance de la résistance moyenne à la compression, fcm aussi bien qu’un coefficient qui tient compte de l’effet des granulats recyclés. La comparaison entre les courbes contrainte-déformation obtenues dans le cadre de cette thèse et certains modèles montre, qu’avec les modifications proposées, ils décrivent d’une manière satisfaisante le comportement jusqu’à la rupture
This work is part of the ANR VBD ECOREB which aims with the project PN RECYBETON to remove the technological locks for the use of recycled aggregates for the formulation of structural concretes.For this study, six concretes of recycled aggregates corresponding to two classes of compressive strength C25 / 30 and C35 / 40 and S4 class of workability are developed. These mixtures, defined in the framework of the PN RECYBETON, are derived from two reference formulations by substituting partially or completely the natural aggregates with materials resulting from the recycling of concretes. An experimental program was carried out to determine the properties of concrete in fresh state and hardened state. The results of mechanical tests show that for the same class of compressive strength, the incorporation of recycled aggregates into the concrete induces a decrease in the tensile strength and the elastic modulus as well as an increase in the peak and ultimate strains. Under loading-unloading compression, the damage at the peak stress increases when the substitution rate is high while the damage rate becomes lower The creep tests carried out on beams loaded under three-point bending indicate that creep kinetics are influenced by the presence of recycled aggregates and is accelerated as the replacement rate is important.The experimental results of the present study together with an extensive number of results reported in the literature have allowed evaluating the current relationships used for predicting mechanical properties of recycled concrete aggregates (RAC). The validity of many analytical expressions of the stress-strain relationship has been also studied and the effect of replacement ratio was taken into account. It was pointed out that design codes relationships dedicated to assess the mechanical properties and the stress-strain compressive curve of natural aggregates concretes (NAC) are not adequate to predict the behavior of recycled aggregates concrete (RAC). It is established that these properties are related to fcm and to a parameter, which takes into account the effect of the recycled aggregates. The comparison between the stress-strain curves obtained in this thesis and some models shows that, with the proposed modifications, these models satisfactorily describe the behavior up to failure

D’une part, face à un contexte de manque de gisements et d’épuisement des ressources naturelles en matière d’agrégats et, d’autre part, en présence d’un matériau marin abondant issu des opérations de dragage, l’idée émergeante est de valoriser ces déchets dans une matrice cimentaire pour deux applications : béton de sable normalisé et granulats. Notre intérêt est de proposer une alternative aux bétons usuels pour certaines applications. L’étude de formulation est une tâche complexe et la nature des matériaux de base l’accentue davantage. L’étude consiste à proposer une nouvelle méthode de formulation du béton de sable normalisé. Vu l’étendue granulaire, l’incorporation d’un filler s’avère judicieuse et indispensable à la fois pour des raisons techniques et économiques. A travers la phase de caractérisations de notre béton de sable, plusieurs protocoles d’essais ont été mis en place afin de mettre en évidence les qualités de ce matériau et de promouvoir son usage courant. Pour décrire le comportement du béton de sable, il a été procédé à sa caractérisation vis-à-vis de plusieurs phénomènes à savoir : résistance en compression, résistance en traction, module d’élasticité statique et dynamique, consistance, hydratation aux jeunes âges, cinétique de retrait par dessiccation, microstructure et quantification des différentes formes d’eau dans la matrice cimentaire. D’une manière analogique, une nouvelle méthodologie de formulations des granulats à base de mêmes matériaux que le béton de sable a été étudiée. Les granulats testés ont été fabriqués par extrusion. Les résultats de caractérisations des bétons de sable et des granulats sont très prometteurs
On the one hand, against a backdrop of deposits lack and depletion of natural resources in terms of aggregates and, on the second hand, in the presence of abundant marine material from dredging operations, the emerging idea is to recover these wastes in a cement matrix for two applications: standard sand concrete and aggregates. From this perspective, our interest is to propose an alternative to conventional concrete for some applications. The formulation study is a complex task and the nature of the basic materials accentuates it further. The study consists to propose a new formulation method of standard sand concrete. Given the extensive granular, the incorporation of a filler is judicious and essential both for technical reasons such as improving the compactness and economic such as reducing the cement mixture. Through the characterization phase of our sand concrete, several test protocols have been established to highlight the qualities of this material and promote its current use. To describe the behavior of our concrete sand, we carried out characterization towards several phenomena that is: compressive strength, tensile strength, static and dynamic elasticity modulus, consistency, hydration at early ages, shrinkage on drying kinetics, microstructure and quantification of different forms of water in the cement matrix. In a similar manner, we proposed a methodology formulation of aggregates based on the same materials as concrete sand. The aggregates tested were manufactured by extrusion. The results of characterizations of concrete and aggregates sand are very promising

L’utilisation des bétons secs représente de grands volumes de production au Québec. Pour des raisons techniques, économiques et environnementales, l’utilisation d’ajouts cimentaires dans ce type de béton est pratique courante. Le coût et la disponibilité de ces matériaux peuvent toutefois être un obstacle à leur utilisation. Ce projet vise donc à étudier la possibilité d’utiliser des matériaux alternatifs en remplacement partiel du ciment dans les bétons compactés au rouleau et les bétons moulés à sec. Les matériaux à l’étude sont : la poudre de verre, des poussières de pierre calcaire et des poussières de béton concassé. Les bétons compactés au rouleau fabriqués en laboratoire sont représentatifs des mélanges typiques utilisés pour la fabrication de pavages. En fonction de leur maniabilité, ces bétons se divisent en deux catégories distinctes : les bétons compactés au rouleau (BCR) et les bétons compactés à la paveuse (BCP). Les essais réalisés sur ces bétons permettent d’évaluer l’influence de la poudre de verre et des poussières de concassage sur la maniabilité du béton frais, la résistance à la compression, la résistance à la flexion et la pénétration des ions chlore. Les bétons moulés à sec fabriqués en laboratoire sont représentatifs des mélanges utilisés par l’industrie pour la fabrication de pavés. Les essais réalisés sur ces bétons permettent d’évaluer l’influence de la poudre de verre et des poussières de concassage sur la maniabilité du béton frais, l’absorption, la masse volumique, la résistance à la compression et la résistance à la traction. Des blocs de maçonnerie et des pavés ont été fabriqués en usine pour évaluer le potentiel d’utilisation de la poudre de verre en remplacement cimentaire. La masse volumique, l’absorption et la résistance à la compression ont été mesurées en laboratoire sur ces éléments. La résistance à l’écaillage a été mesurée sur les pavés.

Les sables recyclés représentent un flux important de déchets provenant de la démolition d’anciennes structures en béton. Ils ne sont jusqu’à présent pas valorisés à cause d’une absorption d’eau élevée, d’une densité plus faible et d’une teneur en fines plus importante que dans les granulats naturels. De plus, ils sont souvent contaminés par des sulfates. Ces sulfates pourraient provenir du plâtre du bâtiment démoli ou du ciment résiduel qui est couramment présent dans ces matériaux. Le taux de sulfate recommandé pour les granulats recyclés est inférieur à 0,2 % en masse selon la norme EN206, afin de limiter le risque d’attaque sulfatique : la réaction entre les composants du ciment, l’eau et les sulfates entraîne la formation de minéraux expansifs comme l’ettringite. Cette expansion peut éventuellement conduire à une fissuration du matériau et à une perte générale des performances mécaniques. Une étude systématique a permis de mettre en évidence que les sables recyclés provenant des centres de recyclage contenaient de 0,15 à 0,80 % de sulfates ce qui est plus ce qui est autorisé. Néanmoins, ces quantités n’ont pas engendré de gonflement ni de dégradation lorsque les granulats contaminés ont été incorporés dans des mortiers. Une teneur en sulfate très élevée de 3 % a été nécessaire pour observer une expansion significative ; toutefois l’expansion a pu être contrôlée en augmentant l’alcalinité d’un mélange. Des bétons fabriqués avec différents niveaux de sulfates ont présenté des gonflements ou non : l’ampleur d’expansion n’était pas proportionnelle à la teneur en sulfate. Le seuil qui a déclenché la réaction de gonflement dépendait aussi du type de granulat. Les résultats de cette étude fournissent des recommandations pour l’utilisation de sables recyclés contaminés par des résidus de gypse : une teneur en sulfate jusqu’à 0,3 % pourrait être possible, et même plus en fonction de certains paramètres et compositions de mélange. La limite actuelle est de 0,2 % semble trop stricte et freine la valorisation de sables recyclés dans des bétons durables et résistants
Fine recycled aggregates are an important waste steam coming from the demolition of old concrete structures. They are up to now not valorized because of an increased water absorption, lower density and higher fines content compared to natural aggregates. Moreover, they often have a high sulfate concentration. These sulfates could have originated from plaster in a demolished building, or from the residual cement that is commonly present in these materials. The sulfate level of recycled aggregates is recommanded to stay under 0.2 mass% by standard EN206, to limit the risk on sulftate attack: the reaction between cement components, water and sulfates results in the formation of expansive minerals such as ettringite. This expansion can eventually lead to cracking of the material and a general loss in mechanical performances. Fine recycled aggregates from recycling plants did contain 0.15 to 0.80 % of sulfates which is more than allowed, but these amounts did not cause any swelling or degradation when the aggregates were incorporated into mortars. A very elevated sulfate content of 3 % was needed to observe significant expansion, and even this level of contamination could be mitigated by increasing the alkalinity of a mix. Concretes made with varying sulfate levels either expanded or they didn’t: the absolute swelling amount was not proportional to its sulfate content. The actual threshold concentration that started the swelling reaction was dependant on the type of coarse aggregate. The results of this study provide recommandations for the use of fine recycled aggregates contaminated with gypsum residues : a sulfate content of at least 0.3 % could be possible, and even more if certain parameters and mix compositions can be adjusted accordingly. The current limit of 0.2 % seems too strict and hinders the valorization of fine recycled aggregates in high quality construction applications

Constitués de plusieurs composants (granulats naturels et pâte de ciment adhérente), les GBR ne sont à l’heure actuelle pas utilisés largement dans la formulation de nouveaux bétons. Les propriétés médiocres des GBR compliquent considérablement la détermination de la quantité d’eau efficace dans le béton frais. Tout d’abord, une étude bibliographique va mettre en évidence la grande dispersion des résultats des essais de caractérisation des GBR et des propriétés des bétons recyclés à l’état frais et durci. Ensuite, une étude vise à analyser l’hétérogénéité des GBR et des granulats de béton concassé (GBC) par rapport à différents paramètres : aux impuretés granulaires, à la densité et à la teneur en pâte de ciment, au malaxage du béton parent, et au niveau de la capacité d’absorption d’eau des GBC en fonction de leur état de pré-humidification. Enfin, une dernière partie est destinée à améliorer la maîtrise de l’eau efficace réelle dans la fabrication du béton recyclé. La cinétique d’absorption des GBC dans une pâte de ciment est tout d’abord étudiée. Ensuite, l’évolution de l’eau efficace durant le malaxage de bétons à base de GBC est investiguée au moyen d’une méthode originale basée sur le suivi des courbes de puissance du malaxeur. Finalement, l’effet d’un malaxage sous vide relatif sur les propriétés des bétons à base de granulats naturels et des bétons à base de GBC est étudié
Composed of several components (natural aggregates and adherent cement paste), RCA are not widely recommended in new concrete formulations. Their poor properties considerably complicate the determination of the effective water in fresh concrete. In a first part, a bibliographic study will highlight the wide dispersion of the results of characterization tests of RCA and the properties of fresh and hardened recycled concrete. In a second part, the heterogeneity of RCA and crushed concrete aggregates (CCA) is studied according to different parameters: granular impurities, density, cement paste content, mixing of parent concrete, and water absorption capacity according to their pre-humidification. The third part consists of three experimental studies that intend to improve effective water control in the manufacture of recycled concrete. The absorption kinetics of CCA in a cement paste is first studied. Then, the evolution of effective water in fresh concrete during mixing is studied using an original method based on the power evolution of the mixer. Finally, the effect of vacuum mixing on the properties of ordinary and recycled concretes is investigated

L’interface sol-structure est un aspect important des intéractions entre le sol et la structure car elle permet d’assurer en grande partie la stabilité de la structure concernée. Le comportement mécanique de l’interface joue un rôle significatif dans le dimensionnement des structures de génie civil et dans la prédiction de leur comportement dans le temps. L’interface entre le sol et la structure est une fine couche de sol en contact avec la structure, dans laquelle des contraintes et des déformations se développent. A notre connaissance, les travaux précédents de la littérature qui caractérisent le comportement mécanique de cette interface concernent principalement des sols types tels que sable et argile ou des matériaux naturels, en contact avec des matériaux structurels tels que le béton, le bois ou l’acier. Cependant, les sols naturels sont très complexes, en partie dû aux hétérogénéités qu’ils contiennent et à leur histoire géologique, et la réponse mécanique des sols type ne permet pas toujours de représenter celles des sols naturels, ni celle de sols intermédiaires. Le comportement mécanique de sols intermédiaires entre sable et argile a été largement étudié, cependant celui de l’interface entre ces sols et un matériau structurel n’est que peu représenté, alors que la réponse de l’interface soumise à un chargement mécanique est bien différente de celui du sol seul. De plus, à l’échelle de l’ingénieur, il y a clairement un manque d’informations sur le comportement de cette interface le long d’une fondation chargée dans ces sols intermédiaires, numériquement et expérimentalement, ceci étant en partie lié aux difficultés d’instrumentations in-situ le long des foundations. L’objectif de cette thèse est de caractériser le comportement mécanique de l’interface entre le sol et la structure pour des sols intermédiaires entre le sable et l’argile. Des mélanges artificiels de sable de silice et d’argile riche en kaolinite ont été choisis pour représenter les sols intermédiaires. La thèse est d’abord composée d’une campagne expérimentale d’essais de cisaillement direct d’interface en laboratoire, afin d’identifier le rôle de la fraction massique d’argile sur le comportement mécanique d’une interface sol-béton. Une attention particulière a été apportée sur le montage expérimental et sur la préparation optimisée des échantillons de sol. Les résultats ont ensuite été utilisés dans une campagne de modélisation à l’échelle de l’ingénieur, visant à réprésenter le comportement mécanique de l’interface autour d’un pieu chargé latéralement. Une nouvelle routine MATLAB en éléments finis a été implémentée pour modéliser le comportement de cette interface par des courbes p y. La caractérisation du comportement mécanique de l’interface sol structure pour des sols à fraction massique d’argile variable a permis de mieux mettre en lumière le rôle de la microstructure de l’interface, sur la stabilité des structures de génie civil
In geotechnical engineering, the soil-structure interface is an important aspect to take into account in soil structure interactions because it relates to the stability of the supported structure. In particular, the mechanical behaviour of the interface plays a key role in the design of civil engineering structures and their analysis over time. The interface is a thin zone of soil in contact with the structure where major stresses and strains develop in. To our knowledge, previous works on the characterization of the mechanical behaviour of the soil-structure interface mainly include typical soils (sand or clay) or natural soils, in contact with variable structural materials (concrete, steel, wood). However, natural soils are very complex, partly due to geological heterogeneities, and the mechanical response of typical soils do not always represent accurately intermediate soils between sand and clay. Previous studies on the mechanical behavior of those soils are significantly represented in the literature, especially in experimental research, however it is rather poorly documented on the interface between these soils and structural materials, whereas their response to mechanical loadings is different. Moreover, at the engineering scale, there is still a lack of understanding on how this interface behave along loaded pile within soils between sand and clay, numerically, and experimentally due to instrumentation restrictions along the pile. The objective of this thesis is to characterize the mechanical behaviour of the soil-structure interface for intermediate soils between sand and clay, both by experiments at the laboratory scale and by models at the engineering scale. Artificial mixtures of silica sand and kaolinite-rich clay are chosen to represent intermediate soils in this study. For this propose, the research is organized in a first and main experimental campaign that aims to investigate the effect of the clay content, from 0% (sand) to 100% (clay) on the mechanical behavior of a soil-concrete interface by a new interface direct shear device in the laboratory. A particular attention is given to the design of the setup, and to the investigation of four sample preparations to insure an optimize sample homogeneity. A second and numerical campaign is performed to input the results from the experimental campaign, to model the mechanical response of the interface between sand-clay soils and a lateral concrete loaded pile at the engineering scale. A new subroutine of a MATLAB finite element code is implemented to perform the numerical modelling of the interface’s response via the p-y curves. The characterization of the mechanical behaviour of the soil-structure interface at different clay and sand fractions allows to enlighten the role of soil microstructure at the soil-structure interface on the stability of civil engineering structures

L'objectif de la thèse est d'étudier l'effet de la quantité de fillers vis-à-vis des propriétés rhéologiques, mécaniques et dimensionnelles de bétons tout calcaire. Ces bétons ont été confectionnés avec les mêmes gravillons et le même sable provenant de la même production, afin d'éviter tout artéfact. Le sable a servi à fabriquer cinq sables représentatifs des catégories définies dans la norme EN 12260 des granulats à bétons, par mélange avec sa fraction fine ou sa fraction grenue extraites préalablement par lavage. Les sables fabriqués contiennent environ 0, 6, 12, 18 et 24% de fillers. Les bétons ont été formulés avec le logiciel BetonlabPro2, dont les algorithmes prennent en compte la présence des fillers calcaires. Les bétons ont été réalisés tout d'abord sans superplastifiant, puis en présence d'un superplastifiant dosé à 2/3 de la saturation. Les résultats obtenus ont montré qu'une quantité de fillers de 100 à 130 kg/m3 pour les bétons courants et de 60 à 80 kg/m3 pour les bétons superplastifiés, permet d'obtenir des propriétés optimales, à consistance égale. Mais des quantités supérieures de fillers n'altèrent pas significativement les propriétés des bétons, même si leur compacité diminue. On explique ce comportement non seulement par l'effet liant attribué aux fillers calcaires, mais aussi par une amélioration de la liaison pâte granulats. Les mélanges contenant les plus forts taux de fillers ont encore été étudiés pour formuler des bétons autoplaçants BAP, qui nécessitent une grande quantité de fillers. Les sables de concassage apportent alors la majeure partie de ce constituant, ce qui leur ouvre une voie nouvelle d'utilisation
The objective of this work is to study the effect of the quantity of fillers on the rheological, mechanical and dimensional properties of calcareous concretes. These concretes were made with the same coarse aggregates and same sand coming from the same production, in order to avoid any artifact. Sand was used to manufacture five sands representative of the categories defined in the EN 12260 norm for aggregates for concretes, by mixture with its fine fraction or its grained fraction extracted beforehand by washing. The employed sands contain approximately 0, 6, 12, 18 and 24 % of fillers. The concretes were formulated with the BetonlabPro2 software, whose algorithms take into account the presence of the fillers limestones. Concretes were realized at first without superplastifiant, then in the presence of a superplastifiant measured in 2/3 of saturation. The obtained results showed that a quantity of fillers limestones from 100 to 130 kg/m3 for the concretes and from 60 to 80 kg / m3 for superplasticizred concretes allows obtaining optimal properties, in equal consistency. But, higher quantities of fillers do not deteriorate significantly the properties of the concretes, even if their packing density decreases. One explains this behavior not only by the binding effect allotted to the fillers limestones, but also by an improvement of the paste-aggregates bond. Mixtures containing the strongest rates of fillers were again studied to formulate self compacting concretes SCC, which require a big quantity of fillers. Crushed sands bring then the major part of this constituent, what opens to them a new way of use