Etude du comportement des chapes autonivelantes en ciment sulfo-alumineux : outils expérimentaux et de modélisation
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
In the area of the construction, the development of floating screeds in building is slowed down because of a lifting of angles, also called curling, which leads to disorders in hard coatings. The aim of the work is to link the physical characteristics of the formulated material of the screed and the volume variations that occur, whether in endogenous configuration or not, to minimize curling. The determination of these parameters allows on an experimental level to characterize the screed right from its casting and to give data for a modelling approach. This one is based on the theory of porous environments, where the hydro-mechanical coupling is based on the mechanism of coupling between capillary pressure and the degree of saturation of the material. A self-levelling and liquid screed of calcium sulfo-aluminate cement is studied. The development and the adaptation of techniques of characterizing during the very early age (during the first 24 hours) are a key point of the study. We will follow the vertical movements of the surface of the screed before 24 hours (measured by stereo-correlation), the lineic deformations right since the beginning, the hydration and its consequences on the physical properties of the material. The experimental and numerical studies show that the hydration of the material, the modulus of elasticity and the porous distributions play a major role on the kinetics of evolution of the dimensional variations. A swelling component has been showed. The driving force of the swelling is related to the crystallization pressure according to the observations in the environmental SEM and in the evolution of the solid phase according to the modelling.
Abstract FR:
Dans le domaine du bâtiment, le développement des chapes flottantes est freiné du fait d'un relevage des angles, également appelé curling, qui conduit à des désordres dans les revêtements durs. Lors du séchage de la chape, un gradient d'humidité se forme dans l'épaisseur d ela chape. Il en résulte un retrait différentiel dans l'épaisseur qui provoque le curling. Il est donc proposé dans la thèse de considérer le curling comme une conséquence du retrait / gonflement qui caractérise tous les matériaux cimentaires. L'objectif du travail est de faire le lien entre les caractéristiques physiques du matériau formulé constitutif de la chape et les variations dimensionnelles qui se produisent que ce soit en configuration endogène ou non. L'utilisation conjointe des outils expérimentaux et de modélisation permet d'identifier les leviers matériaux permettant d'orienter la conception du matériau pour minimiser le curling. C'est dans ce cadre qu'une chape liquide autonivelante en ciment sulfo-alumineux est étudiée. Elle présente en effet de nombreux avantages et défis relevés dans ce travail. La mise au point et l'adaptation de techniques de caractérisation au très jeune âge (durant les premières 24h) sont un point fort de l'étude. Nous procéderons au suivi des déplacements verticaux de la surface de la chape avant 24h (mesurés par stéréo-corrélation), des déformations linéiques mesurées dès les début de la prise, au suivi de l'hydratation et de ses conséquences sur les propriétés physiques du matériau. La détermination de ces paramètres permet au niveau expérimental de caractériser la chape dès son coulage et apportent des données qui alimentent une approche de modélisation. Celle-ci s'inscrit dans le cadre de la théorie des milieux poreux dans lequel le couplage hydro-mécanique repose sur le mécanisme de couplage entre la pression capillaire et le degré de saturation du matériau. Les études expérimentales et numériques montrent que l'hydratation du matériau, le module d'élasticité et des distributions poreuses jouent un rôle majeur sur les cinétiques d'évolution des variations dimensionnelles. La mesure des variations volumiques fait apparaître une composante de gonflement. La nature de cette déformation est en adéquation avec ce qui est souvent écrit sur le sujet des liants ettringitiques. Néanmoins les mécanismes à l'origine du gonflement ne sont pas encore clairement identifiés dans la littérature. Il semble que la force motrice du gonflement soit liée à la pression de cristallisation d'après les observations au MEB environnemental et à l'évolution de la phase solide d'après la modélisation.