Pour améliorer certaines propriétés des bétons on a recours à des adjuvants chimiques. Les adjuvants sont des produits organiques et inorganiques qui, quand ils sont ajoutés en petite quantité, modifient certaines propriétés des bétons. Les plus connus sont: Entraineur d’air, Réducteur d’eau à moyen où à forte action, accélérateur où retardateur de prise etc…. L’addition de ces produits dans le béton engendre des phénomènes physico-chimiques très complexes. On utilise les adjuvants surtout pour :
- 1. Diminuer le coût des constructions en béton
- 2. Donner au béton certaines caractéristiques plus efficacement que par d’autres moyens
- 3. Assurer la qualité du béton durant le malaxage, le transport, la mise en place et la cure dans des conditions météorologiques défavorables
- 4. Obéir à certaines urgences durant le bétonnage
Table of Contents
- Les plastifiants
- Les fluidifiants
- Adjuvants réducteurs d’eau
- Adjuvants réducteurs d’eau de haute efficacité (Superplastifiant)
- Les retardateurs de prise
- Les accélérateurs de prise
- Les antigels
- Autres adjuvants
Comme son non l’indique, le plastifiant peut être soit des poudres ou farines très fines qui a pour rôle essentiel d’améliorer la plasticité du béton et par conséquent de faciliter sa mise en place. Certains plastifiants permettent de réduire la quantité d’eau de gâchage ce qui entraîne une amélioration des performances du béton.
On distingue les différents : poudres et farines très fines qui ont essentiellement une action mécaniques et complétant la granulométrie du béton en rendant le mélange plus onctueux. On peut citer par exemple : la chaux grasse, la bentonite, le kieselguhr (sable siliceux), les pouzzolanes très fines ; employés à raison de 2 à 3 % du poids du ciment.
L’inconvénient de ces farines est qu’elles exigent pour leur propre mouillage un supplément notable d’eau de gâchage, ce qui risque d’accroître le retrait.
Mentionnons en outre les superplastifiants permettent de produire des bétons très fluides (de 150 à 220 mm d’affaissement) sans qu’on ait affaire à des problèmes majeurs de ressuage, de ségrégation ou de perte de résistance. Ils peuvent aussi être utilisés pour la fabrication de bétons de haute résistance, ces bétons ont un affaissement normal mais leur teneur en eau est sensiblement réduite.
Poudres on farines qui ont une action physico-chimique et abaissent en particulier la tension superficielle entre l’eau et les corps solides.
Ils facilitent donc le mouillage des grains de sable et de ciment et diminuent leur tendance à s’agglutiner les uns aux autres. La mobilité accrue des grains facilités la mise en place « du béton et le dosage en eau peut être réduit de 10 à 12 %.
Les fluidifiants sont souvent à base de ligurien (extraite du bois) ; les dosages d’emploi varient de 0,5 à 1% du poids du ciment.
Certains fluidifiants un effet retardateur de prise, il est alors nécessaire de veiller particulièrement à la dose prescrite et à la somme répartition du produit dans la masse.
Ajoutés au béton, ils entraînent une quantité définie d’air, sous forme de bulles calibrées microscopiques (90% < 100 mm de diamètre et 60% < 20 mm) réparties de manière homogène dans le béton et de façon durable. Lors du gel, l’eau se transforme en glace, son volume augmente et la pression ainsi provoquée peut être suffisante pour entraîner la rupture du béton. Les bulles d’air entraîné forment autant de réservoirs qui reprennent l’excès d’eau introduit en force, et contribuent ainsi à diminuer les pressions qui s’exercent et, par suite, à prévenir l’endommagement du béton. L’effet de 4 à 6% d’air sur la résistance du béton au gel-dégel est remarquable. On peut ainsi produire des bétons à air entraîné avec un ciment entraîneur d’air, Le ciment entraîneur d’air est un ciment portland obtenu en ajoutant un agent entraîneur d’air durant le broyage du clinker. Effets sur béton à l’état frais
- les bulles stabilisent les grains (correcteur granulaire)
- amélioration de la cohésion
- et de l’ouvrabilité (effet de réduction d’eau)
- amélioration de l’aspect au décoffrage
Effet sur le béton à l’état durci
- amélioration de la résistance au gel/dégel et aux sels de déverglaçage
- amélioration des résistances des bétons faiblement dosés en ciment
Les réducteurs d’eau sont utilisés pour:
- réduire la quantité d’eau de gâchage d’environ 5 à 10 %
- abaisser le rapport eau/liants,
- réduire la quantité de ciment et d’eau
- augmenter l’affaissement. La perte d’affaissement est souvent très importante (fig. 6-4).
Les réducteurs d’eau peuvent causer un retard de prise si leur dosage est élevé. Ils sont conçus pour des bétons de 100 à 125 mm d’affaissement.
Ils possèdent les mêmes fonctionnalités que les réducteurs d’eau conventionnels, mais ils sont beaucoup plus efficaces et doivent satisfaire aux exigences de la norme ASTM C1017 . Ils sont généralement utilisés dans les bétons à haute performance à faible rapport Eau/liant.
réduisent considérablement la demande en eau de 12 % à 30 % et la teneur en liants,
produisent des bétons avec une ouvrabilité normale ou améliorée voir même fluide (affaissement > 190 mm selon ASTM 1017) et cohésif .
La diminution du dosage en eau et du rapport eau/liants peuvent permettre :
- une résistance à la compression de plus de 70 Mpa
- une augmentation des gains de résistance au jeune âge – une plus grande résistance à la pénétration des ions chlore
Ce sont des produits qui permettent d’allonger la période de temps durant laquelle le béton reste plastique et maniable. En peut citer les phosphates, les sulfate (en particulier le gypse ajouté au ciment au stade de sa fabrication) et les sucres connue retardateur.
Les principaux usages des retardateurs sont les suivants :
- Pour des bétons mis en place par pompage, ou transportés sur des longues distances ou dans une circulation encombrée.
- Pour des ouvrages où l’on désire éviter l’affaiblissement que représentent les reprises de bétonnage.
- Pour le bétonnage par temps chaud ou en grande masse, afin d’étaler dans le temps le dégagement de la chaleur d’hydratation.
- En surface de certains panneaux préfabriqués, pour permettre le délavage de la couche superficielle de ciment et laisser apparaître les agrégats, dans un but décoratif.
L’emploi des retardateurs est particulièrement délicat, car leur dosage doit être très précis et très homogène ; un excès localisé de produit peut en effet arrêter la prise et en provoquer des accidents graves. De plus leur emploi permet une diminution la teneur en eau du mélange, ce qui réduit les possibilités de ressuage et de ségrégation. La résistance à très court terme (durant les 24 premières heures) les généralement réduite, mais à long terme, on enregistre des résistances mécaniques supérieures.
Les adjuvants accélérateurs de prise peuvent être employés avantageusement dans plusieurs cas, par exemple, vouloir réduire la durée de mûrissement d’un béton soit pour permettre l’enlèvement des coffrages plus tôt, soit pour accélérer la mise en service de la structure. Une autre utilisation très courante est pour le bétonnage d’hiver où l’emploi d’un tel adjuvant permet de contre carrer partiellement le ralentissement de la réaction d’hydratation occasionné partiellement les bases températures. Le chlorure de calcium est l’adjuvant de ce type le plus couramment utilisé, habituellement dans des concentrations de 0,5 à 2 % de la masse du ciment. Toutefois, le chlorure de calcium augmente les risques de corrosion de l’acier d’armature et de la précontrainte en raison de la sensibilité de l’acier dur. Ainsi, les agents accélérateurs de prise provoquent souvent une augmentation du retrait et des risques de fissuration du béton.
Ce sont des adjuvants complexes qui font fonction à la fois de plastifiants, des entraîneurs d’air et des accélérateurs de durcissement (ou de prise). Ils permettent donc de bétonner dans les meilleures conditions possibles en période d’hiver.
Grâce aux plastifiants, il devient possible de réduire l’eau de gâchage tout en améliorant les conditions de mise en place. L’air entraîné permet à l’eau incluse dans le béton de geler éventuellement sans faire éclater le matériau. L’accélérateur permet à une vitesse normale, malgré la baisse de température.
Il faut observer les mêmes précautions que pour les adjuvants de base, vérifier par ailleurs les risques de corrosion.
Ce sont des poudres ou des liquides qui conférant aux bétons des mortiers, des propriétés
anti-mouillantes, s’opposant ainsi à la pénétration de l’eau dans les pores. Ils sont à base de sels minéraux et de savons ou d’albuminoïde ou de protéines.
Les hydrofuges de masse, lorsqu’ils possèdent des propretés plastifiantes ou lorsqu’ils sont associés à des plastifiants, conduisent également à une augmentation de la compacité et par conséquent à une diminution des perméabilité à l’eau.
Certains hydrofuges peuvent provoquer une baisse sensible de la résistance du béton, ou une augmentation de retrait.
En utilise quelque fois des colorants dans le béton ou le mortier pour leur donner une teinte particulière, à cette fin, on emploie habituellement des pigments minéraux en fine poudre (oxydes et autres sels de cuivre, fer, cobalt, …etc.). Les agents d’expansifs permettent une augmentation du volume de la pâte de ciment, avec des dosages élevés, on produit des bétons ou des mortiers alvéolaires, dans lesquels on retrouve une forte proportion de vides, avec des dosages assez faibles, l’expansion peut compenser le retrait dû au séchages.
Les agents adhésifs permettent d’améliorer considérablement l’adhésivité d’un nouveau béton à un ancien. Les produits, à base de latex ou de résines polymères, sont particulièrement utiles lorsqu’on effectue des travaux de réparation. Les adjuvants imperméabilisants produisent des bétons étanches, moins perméables, qui pourront être utilisés pour des ouvrages hydrauliques. On ajoute parfois de la poudre d’acier dans les bétons qui serviront à la fabrication de plancher de bâtiment industriels. En effet, cet adjuvant améliore sensiblement la résistance du béton à l’abrasion et aux chocs.