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Les b6tons 16gers de r6sine, mat6riaux compl6mentaires des b6tons 16gers hydrauliques A. VAQUIER, J. GRANDET, B. THENOZ (~) Les lois d'enrobage par les r~sines sont rotalemenr diJJOrentes pour un sable non poreux et pour un sable poreux. La maniabilitO du sable non poreux passe par un maximum pour une teneur en Jarine voisine de 24 ~ , alors que celle des mortiers de sable lOger augmente rdguliOrement avec son taux de Jarine. L'dvolurion des rdsistances d la compression simple des morriers en Jonction de leur teneur en Jarine esr idenrique ~ celle de leur maniabilitd. La substitution du ciment par la rdsine permer, d'une parr d'augmenrer norablemem les rdsis- tances mgcaniques des bdtons ldgers, d'autre parr de diminuer la dispersion des mesures. 1. INTRODUCTION L'utilisation d'un liant hydraulique pr6sente des inconv6nients importants pour la confection des b6tons 16gers. Ainsi, la succion exerc6e par les mat6riaux poreux exige un apport notable d'eau dont la d&er- mination exacte est difficile car elle varie suivant le sable 16ger et le granulat poreux. Cette d6termination, d61icate sur le chantier, est primordiale car les pro- pri6t6s des b6tons 16gers sont largement conditionn6es par la quantit6 d'eau de gfichage. De plus, l'eau ne reste pas dans les granulats : le remplissage des vides n'est que provisoire. D'autre part, les r6sistances m6caniques des b6tons 16gers restent inf6rieures /t celles des b6tons tradi- tionnels en raison de la fragilit6 des granulats et elles peuvent se r6v61er insuffisantes dans certaines uti- lisations. En outre, le durcissement des liants hydrauliques s'effectue tr6s lentement et peut m~me atre bloqu6 par certains constituants lib6r6s par les granulats [2]. I1 6tait donc int6ressant de chercher des liants capables de remplir les vides des granulats poreux en les renfor9ant, am61iorant dans le m~me temps les performances des b6tons 16gers et facilitant leur fabrication sans nuire /t leur l~g~ret~. 2. I~TUDE DES GRANULATS ET PRI~PARATION DES I~PROUVETrES 2.1. Nature des granulats utilis6s Nous avons conduit nos exp6riences avec des granulats de pierre ponce et d'argile expans6e. (~) Institut National des Sciences Appliqu6es de Toulouse. D6partement de G6nie Civil. Nous avons d&aill6 leurs caract6ristiques dans une pr6c6dente publication ~lJ. Nous reproduisons.sim- plement ici (fig. 1) les hlstogrammes porom6tnques d6termin6s ~t l'aide du porosim6tre << Purcell >>. On constate que la ponce est caract6ris6e par des pores de grand diam6tre (68 % des pores ont un diam6tre sup6rieur/t 2 g). Au contraire, la r6partition des pores de rargile expans6e a l'allure d'une courbe 30 O,02 e05 O~ 02 04 07 15 2,5 5 1015 20 O des pores ~,n % oe po,~s 30' A,g,~e g~l,s 201 o.., .o,,, . Len~ 07 t$ 2.S S 10 t5 20 Fig. 1. -- Histogramme repr6sentant la r6partition des porosit6s ouvertes des granulats 16gers. 17

Les bétons légers de résine, matériaux complémentaires des bétons légers hydrauliques

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Les b6tons 16gers de r6sine, mat6riaux compl6mentaires des b6tons 16gers hydrauliques

A. VAQUIER, J. GRANDET, B. THENOZ (~)

Les lois d'enrobage par les r~sines sont rotalemenr diJJOrentes pour un sable non poreux et pour un sable poreux. La maniabilitO du sable non poreux passe par un maximum pour une teneur en Jarine voisine de 24 ~ , alors que celle des mortiers de sable lOger augmente rdguliOrement avec son taux de Jarine. L'dvolurion des rdsistances d la compression simple des morriers en Jonction de leur teneur en Jarine esr idenrique ~ celle de leur maniabilitd. La substitution du ciment par la rdsine permer, d'une parr d'augmenrer norablemem les rdsis- tances mgcaniques des bdtons ldgers, d'autre parr de diminuer la dispersion des mesures.

1. INTRODUCTION

L'utilisation d'un liant hydraulique pr6sente des inconv6nients importants pour la confection des b6tons 16gers. Ainsi, la succion exerc6e par les mat6riaux poreux exige un apport notable d'eau dont la d&er- mination exacte est difficile car elle varie suivant le sable 16ger et le granulat poreux. Cette d6termination, d61icate sur le chantier, est primordiale car les pro- pri6t6s des b6tons 16gers sont largement conditionn6es par la quantit6 d'eau de gfichage.

De plus, l'eau ne reste pas dans les granulats : le remplissage des vides n'est que provisoire.

D'autre part, les r6sistances m6caniques des b6tons 16gers restent inf6rieures /t celles des b6tons tradi- tionnels en raison de la fragilit6 des granulats et elles peuvent se r6v61er insuffisantes dans certaines uti- lisations.

En outre, le durcissement des liants hydrauliques s'effectue tr6s lentement et peut m~me atre bloqu6 par certains constituants lib6r6s par les granulats [2].

I1 6tait donc int6ressant de chercher des liants capables de remplir les vides des granulats poreux en les renfor9ant, am61iorant dans le m~me temps les performances des b6tons 16gers et facilitant leur fabrication sans nuire /t leur l~g~ret~.

2. I~TUDE DES GRANULATS ET PRI~PARATION DES I~PROUVETrES

2.1. Nature des granulats utilis6s

Nous avons conduit nos exp6riences avec des granulats de pierre ponce et d'argile expans6e.

(~) Insti tut Nat ional des Sciences Appliqu6es de Toulouse. D6partement de G6nie Civil.

Nous avons d&aill6 leurs caract6ristiques dans une pr6c6dente publication ~lJ. Nous reproduisons.sim- plement ici (fig. 1) les hlstogrammes porom6tnques d6termin6s ~t l'aide du porosim6tre << Purcell >>.

On constate que la ponce est caract6ris6e par des pores de grand diam6tre (68 % des pores ont un diam6tre sup6rieur/t 2 g). Au contraire, la r6partition des pores de rargile expans6e a l'allure d'une courbe

30

O,02 e05 O~ 02 04 07 15 2,5 5 1015 20

O d e s p o r e s

~ , n

% oe po,~s

30'

A,g,~e g~l,s 201

o.., .o,,, . L e n ~

07 t$ 2.S S 10 t5 20

Fig. 1. - - Histogramme repr6sentant la r6partition des porosit6s ouvertes des granulats 16gers.

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V O L . 1 0 - N ~ 55 - M A T g R I A U X ET C O N S T R U C T I O N S

de Gauss et est donc beaucoup plus rrgulirre (12 ~ des pores ont un diamrtre suprrieur ~t 2 g). I1 nous a paru intrressant de relier ces rrsultats au processus d'imprrgnation des granulats 16gers en milieu orga- nique.

2.2. Choix de la r6sine

Nous avons choisi une rrsine polyester, du type stratyl, qui se caractrrise par une mise en oeuvre facile et un assez lent vieillissement (1).

L'addition de styrrne au polyester permet de dimi- nuer le prix de la rrsine et surtout d'abaisser consi- drrablement sa viscositr. La figure 2 regroupe les rrsultats de l'rtude de la viscosit6 des mrlanges stratyl- styrrne en fonction du taux de styrrne ajoutr. Nous savons que la vitesse de prnrtration d'un liquide dans un capillaire est proportionnelle & sa tension super- ficielle et inversement proportionnelle ~t sa viscositr.

La tension superficielle des mrlanges stratyl-styrrne 6volue tr+s peu lorsqu'on fait varier les proportions de ces deux constituants : 34 dynes/cm pour le stratyl pur, 26,5 dynes/cm pour le styrrne pur ~t 20~ Au contraire, la viscosit6 de ces mrlanges drcroit consi- drrablement lorsque le taux de styrrne ajout6 s'616ve (fig. 2).

Le pourcentage de styrrne mrlang6 au stratyl va donc influer sur la vitesse de prnrtration du polymrre dans les capillaires.

En outre, le durcissement de la rrsine a lieu h froid en prrsence de catalyseur et d'un accrlrrateur. Or, la durre de succion des granulats [1] est fonction du temps de prise de la matrice rrsineuse, c'est-~t-dire de la quantit6 d'accrlrrateur additionnre /t la rrsine. I1 est donc possible de faire varier le volume de rrsine absorb6 par le matrriau poreux.

Ces rrsultats nous ont conduit dans un premier temps, /t oprrer avec le mrlange suivant : on ajoute au stratyl 11 ~ de styrrne et un poids d'accrlrrateur permettant un drbut de durcissement aprrs 2 heures (temps du drbut de prise d'un ciment Portland).

Les caractrristiques mrcaniques de la matrice rrsi- neuse utilisre sont les suivantes : densitr= 1,18; rrsis- tance ~t la traction=640daN/cmZ; rdsistance ~ la compression simple = 1 280 daN/crn 2.

2.3. Impr6gnation en fonetion du temps des granulats

Nous avons mesur6 le degr6 d'impr6gnation, en fonction du temps, des granulats d'argile expans6e par divers liquides (fig. 3).

(') Le polyester est pr6par6 par action de l'acide rnal6ique. sur un polyalcool suivant la r6action

CH2OH - CH2OH + COOH - CH = CH - COOH,

H - C - C = O - O - C H 2 ,

H - C - C = O - O - C H 2 .

La r6sine mal6ique, peu condens6e, poss6de encore des doubles liaisons et peut ~tre consid6r6e comme un monom6re : elle peut donc copolym6riser. Le styr6ne, pr6par6 par alcoylation du benzrne au moyen de l'rthylrne. -Hz

< > H + H2C-- C H 2 ~ ( - - - ~ CH2 - CH3--~ < )CH=CH2

est srluble dans le monomrre.

2 heures aprrs l'immersion des granulats, temps du drbut de prise, l'absorption d'eau est environ deux lois plus 61evre que celle de stratyl.

Le liant rrsineux ne prnrtre que faiblement dans les capillaires du granulat : l'encombrement spatial cr66 par les molrcules freine la prnrtration dans les capillaires.

De plus, la peau qui entoure les granulats d'argile expansre s'oppose /t l'absorption de rrsine. En effet, les mrmes granulats, drbarrassrs de cette enveloppe protectrice s'imprrgnent plus facilement.

Les granulats de ponce, qui ne sont pas entourrs par une peau et qui sont caractrrisrs par de gros capillaires (68 ~ ayant comme nous l'avons soulign6 un diam6tre sup6rieur /t 2 g [1] s'impr6gnent plus facilement de r6sine que les granulats d'argile expans6e.

2.4. Impr6gnation du sable en fonetion du temps

Les rrsultats des mesures du degr6 d'imprrgnation de la classe granulomdtrique fine (sable) sont regrouprs sur la figure 4. Ils montrent que le pourcentage de rrsine retenu par le sable croit lorsque le diamrtre de ses grains diminue pour atteindre un maximum pour des grains de diamrtre 6gal A 0,3 mm (2). I1 drcroit ensuite rapidement lorsque les grains ont des dimen- sions infrrieures ~ 0,3 mm : le broyage ayant drtruit une grande partie des capillaires, la rrsine retenue se rrduit ~ une pellicule d'absorption autour du grain (fig. 4).

2.5. Maniabilit6 des m61anges en fonction de leur composition

La plupart des auteurs signalent, et cela n'a rien de surprenant, que la diminution du diam6tre des grains a pour cons6quence l'accroissement de consom- mation en liant.

L'application de la loi de Reboul, relative aux b6tons hydrocarbonrs, a"= b + (C/r), dans laquelle e est l'rpais- seur du film absorbr, r le rayon des grains, a, b, c des constantes, permet de drfinir le pourcentage en poids p de liant nrcessaire p=m~f-Z"ofl m (3) est le module de richesse du liant, 27 la surface sprcifique des grains et est de la forme a G + b S + c s + ( B / 1 5 ) f (4).

Nous avons 6tudi6 l'effet de la teneur en farine, d'une part sur un sable non poreux, d'autre part, sur un sable poreux.

2 .5 . 1. Sable non poreux

Nous avons mrlang6 une quantit6 invariable de rrsine (25 ~ en poids) h des sables de quartz ayant des taux de farine croissants.

La maniabilit6 de ces mortiers (courbe 2 de la figure 5) est maximale pour une teneur en farine voisine de 24 ~

(~) La quantit6 de rrsine absorbre par les diverses fractions granulomrtriques de sable poreux est calculre en retranchant au poids de rrsine retenu par ces dernirres la quantit6 de rrsine fixre autour des grains de sable non poreux de m~me diamrtre.

(3) m, terme utitis6 pour les liants hydrocarbonrs routiers, varie avec le pourcentage en farine f

(') G, 5,15 rnm; S, 0,315 5 mrn; s, 0,08-0,315 mm;f<0,080mm; B, surface sprcifique, blaine de la farine.

18

A . V A Q U I E R - J . G R A N D E T - B. T H E N O Z

~00

~o ~o

I Ea.

Fig. 2. - - Var ia t ion de la viscosit~ du m61ange s taty l -s tyr6ne.

W %

2 s,v,...

3 St r . t y l + I1% styre.e

4 Stratyl

I

2

3

4

vT V~ VT~

Fig. 3. - - Degr~ d' impr~gnat ion en fonct ion du temps des granulats d'argi le expans~e .

L'apport de farine permet de colmater les vides de tr6s petites dimensions qui subsistent entre les grains de sable et explique ais~ment l'augmentation initiale de maniabilit6.

Ce sont, en effet, les grains de petite dimension, enrob6s de liant, qui assurent la liaison entre les autres granulats, ce qui permet/t ces derniers de glisser faci- lement les uns par rapport aux autres (').

( ') Le dosage en r6sine condi t ionne rapt i tude des b6tons se mettre en place, c'est-/l-dire leur <~ maniabilit~ >>. Certains

appareils, propos6s pour chiffrer cette derni6re, sont fondus sur la mesure d 'un temps d'~coulement. On d6finit une << fonction maniabilit6 >> qui qualifie la facilit~ de la raise en place. Prat ique- ment, nous mesurons la maniabilit6 par le temps d '6coulement sons vibration entre 2 rep6res fixes au maniabil im6tre <~ L.C.P.C. >~. Les exp6riences sont effectu~es 3 minutes apr6s ]a fin du malaxage des b~tons.

W % i

4 o

I A,g,,e ..~a.*e.

2 o ua,t,

I

8O

..... 2

o. 6 o,e ~, 2 ~ ,e

Fig. 4. - - R6sine retenue par les sables en f o n c t i o , du diam6tre moyen des grains.

t sec

80

t

i

t

i

/

/

t

t

, 2 t ! t

f /

i ! i I A , l , I , ~ ,p . . , , ,

79% ,e , , . .

2 o.=,~z

1

too % r

Fig. 5. - - Temps d '6coulement des mort iers en fonction de leur teneur en farine.

La diminution ult6rieure de maniabilit6 est due /t l'insuffisance de r6sine pour enrober la ratine : l'enro- bage n'est plus que partiel.

2.5.2. Sable poreux

L'6tude du comportement des sables poreux immerg6s dans un liquide nous a montr6 que le pourcentage de liquide absorb6 par le sable passe par un maximum pour les grains de diam6tre 0,3 mm et d6croit ensuite rapidement lorsque le sable a 6t6 rMuit /t l'6tat de ratine (w 2.3).

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V O L . 1 0 - N ~ 55 - M A T g R I A U X ET C O N S T R U C T I O N S

Le taux de farine inclus dans un sable poreux va modifier consid6rablement la maniabilit6 de ces sables.

Nous avons donc m61ang6 une quantit6 de r6sine invariable et 6gale ~t 79 ~ en poids (~) 5- un sable dans lequel nous avons fait varier le pourcentage de farine.

La courbe 1 de la figure 5 montre que, contrairement au sable non poreux, la maniabilit6 d'un mortier de sable poreux augmente r6guli~rement avec le taux de farine de ce dernier.

En conclusion, les lois d'enrobage sont totalement diff6rentes pour un sable non poreux et pour un sable poreux.

un pourcentage de r6sine voisin de 25 ~ en poids pour obtenir une maniabilit6 correcte (r6p6r6e par un temps d'6coulement de 10 secondes).

3.3.2. Sable poreux

L'6volution de la maniabilit6 des mortiers 16gers est identique ~ celle d6crite pour les sables de quartz (fig. 6). Toutefois, la quantit6 de r6sine ~t m61anger aux sables poreux est beaucoup plus 61ev6e qu'avec les sables non poreux et, contrairement aux sables non poreux, elle est inversement proportionnelle leur teneur en farine.

3. F A B R I C A T I O N DES I~PROUVETTES DE BI~TON

3.1. Mise en place du b~ton

Les granulats et le sable sont malax6s 5- sec durant 3 minutes. On ajoute alors la r6sine et le malaxage est ~t nouveau poursuivi 3 minutes. La raise en place s'effectue en 3 couches, d'importance 6gale, que l'on compacte par pilonnage manuell Le d6moulage est effectu6 4 ~t 5 heures aprSs la raise en place (~).

3.2. D&ermination d'une composition de base

Le pourcentage en volume de granulats m61ang6s /t la pgtte est le mSme que celui utilis6 lors de l'6tude des b6tons pr6par6s avec des liants hydrauliques (48 %) [1].

Le rapport volume de granulats sur volume de sable est, lui aussi, identique fi celui adopt6 lors de la fabrication des b6tons hydrauliques (V~/Vs = 3).

Le poids de r6sine ajout6e varie suivant les essais.

3.3. l~valuation de ia quantit6 de r6sine n6cessaire la fabrication d'un b6ton

En raison du prix 6tev6 des liants synth6tiques, la composition doit 8tre 6tudi6e de faqon 5- utiliser une quantit6 aussi faible que possible de r6sine.

Ce minimum doit permettre 5- la fois d'enrober tous les grains du m61ange et d'en assurer le collage suivant le meilleur arrangement.

3.3.1. Sable non poreux

L'6volution de la maniabilit6 des mortiers de quartz en fonction de la quantit6 de r6sine ajout6e a 6t6 effec- tu6e au maniabilim+tre <~ L.C.P.C. >>.

La figure 6 montre que la maniabilit6 ob6it ~t une loi exponentielle et que, pour un taux de farine usuel (entre 10 et 35 %), il faut ajouter au sable de quartz

( ') Cette quantit6 de r6sine permet de fabriquer des mortiers 16gers de mSme maniabilit6 que les mortiers de quartz pr6par6s avec 25 ~ de r6sine pour une propor t ion de farine usuelle.

(2) I1 est recommand~ d'enduire les moules d'agents d6moulants sp6ciaux pour r6sines (type Rhodorsil); le d6moulage est alors largement facilit6. D'autre part, tout l 'appareillage utilis6 lors de la raise en place doit 8tre imm6diatement nettoy6 gt l'ac6tone qui dissout la r6sine, puis rinc6 /t l'alcool.

20

4. CONSI~QUENCES SUR LES P R O P R I I ~ T ~ NII~CANIQUES DES BI~TONS

4.1. l~tude des mortiers

Les essais, d6crits dans le paragraphe 2.5, nous ont montr6 que les lois d'enrobage sont trSs diff6rentes pour un sable non poreux et pour un sable poreux : la maniabilit6 des mortiers de sable de quartz passe par un maximum pour une teneur en farine voisine de 24 ~ alors que celle des mortiers de sable 16get augmente r6guli~rement avec son taux de farine.

4.1.1. Choix du sable et de sa teneur en dlOments de dimension inf~rieure d 100 I.t

L'6volution des r6sistances (3) 5- la compression simple des mortiers en fonction de leur teneur en farine est identique 5- celle de leur maniabilit6.

Ainsi, h quantit6 de r6sine constante, la r6sistance d'un mortier de quartz est maximale lorsque le sable renferme 24 ~ de farine alors que celle d'un mortier 16ger augmente r6guliSrement avec sa teneur en fa- rine (fig. 7).

La diminution des r6sistances ~t la compression simple des mortiers de quartz pour des taux 61ev6s de farine est due au fait que la quantit6 de r6sine m6- lang6e au sable ne suffit plus ~t couvrir toutes les sur- faces ainsi ajout6es et l'enrobage des grains n'est que partiel.

4.1.2. Effets du taux de r~sine ajoutO

Les courbes de r6sistance 5. la compression simple des mortiers de quartz (fig. 8) pr6sentent toujours un optimum qui correspond 5. celui de leur mania- bilit6 (fig. 5).

L'aUure des courbes de r6sistance/~ la compression simple est analogue pour les mortiers 16gers bien que le pourcentage de r6sine utilis6 soit trois lois plus 61ev6.

La chute de r6sistance de ces mortiers est due /t une s6gr6gation entre le liant et le sable.

(J) Les r6sistances m6caniques des mortiers ont 6t6 mesur6es sur des cylindres de dimensions suivantes : ~ = 45 mm, L = 90 mm.

A . V A Q U I E R - J . G R A N D E T - B. T H E N O Z

t se~ R c

20 40 SO SO ~00 % ,es,.e

�9 i o ~ f.,m,

�9 2S~ f = , i n e o ioo. . ~ . , , .e

Fig. 6. - - Temps d '6coulement des mort iers en fonct ion du pour- centage de r~sine ajout~.

s ooo

2

~oQ

1 Arg,~e e l p a n s e e t79% res~nr

)

SOO

3OO1 % f=,,.e o 20 40 eo eo ioo

Fig. 7. - - R~sistance ~i la compress ion s imple des mort iers en fonc- tion de leur teneur en farine (t = 8 jours).

L'6volution des rOsistances fi la traction de ces mOmes mortiers diffOre de celle relative fi la compres- sion simple (fi,q. 9) (l).

Pour un mortier (10get ou lourd) de composition donnee, l'61Ovation de la quantit6 de rOsine accroit r6guliOrement leur r6sistance car la coh6sion du mat6- riau augmente.

Remarquons que l'utilisation d'un liant rOsineux permet d'obtenir des performances m6caniques 6levOes; ainsi, pour une composition judicieusement choisie (pourcentages de farine et de rOsine optima), on fabrique des mortiers rOsistant en traction ~ environ 200 daN/cm ~ et fi 900 daN/cm ~ en compression simple 7 jours apr6s leur mise en place.

(~t Les essais ont ~t~ r~alises un jour aprOs la raise en place.

2 t :5 iou,~

3 t : 8 ion 's

600

500 ~ % 1 ,n r P

Fig. 8. - - R6sistance ~ la compress ion s imple des mort iers de quartz en function du t a u x de r~sine.

a~N/cm~

.�9 , , ]= Io 2o 3o

Fig. 9. - - R~sistance ~i la tract ion des mort iers de quartz en fonction du taux de r6sine.

4.2. l~tude des b~tons

4.2.1. Amelioration des r(sistances m&aniques

Les exp6riences, rapportOes dans le paragraphe 2.3 ont montr6 que le liant r6sineux utilis6 (d6fini dans le paragraphe 2.2) ne pOn6tre que faiblement dans les capillaires du granulat.

La structure tridimensionnelle du liant explique ce r6sultat : les mol6cules sont volumineuses et la p6n6tration fi l'intOrieur des granulats est difficile.

Ceci est d'autant plus marqu6 que le diamOtre de leurs capillaires est plus faible d'une part, et que les granulats sont enveloppOs d'une peau protectrice frei- nant le ph6nom6ne de succion.

21

V O L . 1 0 - N ~ 55 - M A T E R I A U X ET C O N S T R U C T I O N S

Rc

c~o l t y r e n . ~ e l a n g e

,oo 2'o ,o ,u ,,,.,~, ~-

F i g . 10. - - R ~ s i s t a n c e ~ la compression simple des b~ tons l~ge r s de r~sine en fonetion du taux de styrene a jou t~ ( t = 7 j o u r s ) .

11 en resulte que Ia penetration de resine se fera beaucoup plus aisement ~t l'interieur d'un granulat de ponce que dans un granulat d'argile expansee.

Des essais de r~sistance en compression simple de cylindres de ponce de 60mm de hauteur et de 30 mm de diam~tre ont 8t6 realises, d'une part sur des ~chantillons non impregnes de resine, d'autre part sur des 6chantillons impregnes de resine. Avec les premiers, on mesure une resistance moyenne de l l0daN/cm2; avec les seconds, la valeur mesuree est voisine de 220 daN/cm z.

Le renforcement des granulats de ponce par la resine conduit ~t l'obtention d'un << beton de ponce >> plus resistant que le <<beton d'argile expansee>>. I1 faut remarquer que la fabrication de ces betons

partir d'un liant hydraulique nous avait conduit ~t des resultats inverses [1] en raison de la plus grande fragilit6 des granulats de pierre ponce. Ainsi, 4 jours apres la mise en place et pour une meme composition, la resistance d'un b~ton de ponce est de 300 au lieu de 285 daN/cm 2 pour un b~ton d'argile expansee.

Parallelement, apres un m~me laps de temps, la resistance d'un beton ponce hydraulique est 6gale ~t 140 daN/cm 2 et celle d'un beton d'argile expansee hydraulique ~t 180daN/cm 2.

La substitution du ciment par la resine augmente 6galement le rapport cr traction/a compression.

Celui-ci pour un beton hydraulique, est compris entre 0,06 et 0,1 ; il devient voisin de 0,2 pour un beton de resine, en raison d'une nette amelioration du collage.

L'amelioration des resistances mecaniques est donc notable (multipliee pratiquement par 2 en compression, par 4 en traction). Elle reste neanmoins limitee en raison de la resistance des capillaires ~t la penetration de la resine.

Or, les essais regroupes sur la figure 2 nous ont montre que l'addition "a la resine stratyl de fortes teneurs en styrene permet d'obtenir des melanges presque aussi fluides que l'eau. I1 nous a paru interes- sant de fabriquer des betons legers/t partir de resines renfermant des taux eleves de styrene et de suivre l'evolution des resistances mdcaniques des betons correspondants.

22

Les resultats de nos experiences, regroupes sur la figure 10, montrent l'existence d'un maximum de resistance pour une teneur en styrene 6gale /t 24 ~ le gain de resistance par rapport / t un beton de resine prepare avec du stratyl pur approche 30 ~

Remarquons alors que la resistance /t la compres- sion simple d'un beton 16ger hydraulique, 7 jours apres le malaxage, est environ 1,9 fois plus faible.

4.2.2. Diminution de la dispersion des mesures

Le remplacement du ciment par la resine diminue notablement la dispersion des mesures de resistance mecanique. La rupture (/t 7 jours) en compression simple de 30 6prouvettes de betons de resine de m~me composition nous a conduit ~. une valeur moyenne

30

N = ~ N]30 = 320 daN/cm z. 0

A partir de cette valeur, on determine la fluctuation ou variance de N : ~ = , , ~ = 18.

On montre, en statistique, que si les N i ne suivent pas la repartition de Gauss (c'est-~t-dire si toutes les valeurs peuvent 6tre obtenues avec la marne probabilite), ce qui est le cas ici, la probabilit6 pour que N - aN < N < N + ~N est de 68~ N - 2 c r N < N < N + 2 c r Nest de 95% .

On peut donc, en particulier, calculer la resistance minimale d'un beton de r6sine : Rm~, = 284 daN/cm ~

La rupture en traction de 30 6prouvettes de beton de resihe montre que la dispersion des mesures est egatement fortement diminuee par I'utilisation d'un liant resineux. II est donc possible de calculer la resis- tance minimale ~t la traction d'un beton l+ger de resine.

Ce resultat peut faciliter le calcul du beton arme; rien ne s'oppose plus, avec un beton de resine, ~ l'uti- lisation des valeurs mesurees en traction puisque l'on peut s'appuyer sur une resistance minimale.

5. CONCLUSIONS

I1 apparait donc que le remplacement integral du ciment par un liant resineux presente des avantages importants, en particulier lorsqu'on a besoin d'un durcissement tres rapide ou lorsqu'on veut ameliorer les caracteristiques mecaniques des betons legers, notamment leurs resistances /t la traction.

Rappelons 6galement que les betons de resine resistent bien aux acides et aux eaux agressives, et qu'ils constituent d'excellents rev6tements antidera- pants, antiusure, et d'etancheite.

La preparation des betons 16gers de resine, 5. partir de sables riches en 61ements de dimensions inferieures /l 100 p. d'une part, avec des melanges riches en styrene d'autre part, permet de limiter le prix de ces materiaux; toutefois, dans les meilleures conditions, le prix du metre cube de beton 16ger de resine polyester est encore beaucoup plus 61eve que celui du beton leger hydraulique.

On est donc conduit, pour accroRre le champ d'application pratique des betons de resine, ~t essayer d'associer au liant hydraulique de petites quantites de resine qui permettraient de corriger les principaux dethuts du beton l~ger sans en accroitre exagerement le cofit.

Les r6sultats obtenus feront l 'objet d 'une publi- cation ult6rieure.

RI~FI~RENCES

[1] VAQUIER A., MORIN D. et THENOZ B. - - Les mouve- ments d'eau dans les bdtons de granulats l(gers et leur

A . V A Q U I E R - J . G R A N D E T - B. T H E N O Z

influence sur le retrait et la rOsistance fi la compression simple de ces bOtons. Revue des Mat6riaux de Construc- tion, n ~ 690, septembre-octobre 1974.

[2] VAQUIER A. et THENOZ B. - - ConservO en atmosphOre saturOe d'eau, le bOton ponce ne fait pas prise. Revue des Matariaux de Construction, n ~ 691, novernbre- d~cembre 1974.

S U M M A R Y

Polymer-lightweight concretes, complementary ma- terials of hydraulic lightweight concrete. - - The perfor- mance of light weight concrete can be considerably improved by strengthenin 9 the a99regate. It is therefore interestin9 to carry out research on binders to fill the pores of a99regate, at the same time strengthenin 9 them. The authors have investigated the consequences of adding resin, comparing the workability of normal concrete and lightweight concrete.

This work reveals that the laws of coatin 9 with resin are quite different according to whether the sand is porous or non porous.

The workability of the former rises to a maximum for a 24 ~ flour content (fine particles under 100 g)

whereas the workability of mortars containing light- weight sand increases regularly with the flour content.

The increase in simple compressive strength of mortars accordin 9 to their content in fine particles under 100 g, is identical to the development in workability.

The improvement in the mechanical strengths of lightweight concrete depends on the degree of pene- tration of the resin into the sand pores. With very fluid matrixes it is possible to double the simple compressive strengths of various concretes.

Replacin 9 the cement by resin doubles the a tensile strength/a compressive strength and also considerably reduces dispersion in measurement results.

It is thereby possible to define a nominal tensile strength which should make reinforced concrete design more simple.

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