Fibre-reinforced sand concrete sprayed onto 3D panel
Béton de sable fibré projeté pour panneau 3D
Résumé
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.
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.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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