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Polymères et propriétés rhéologiques d’une pâte de ciment : une approche physique générique

Hela Bessaies BeyLaboratoire Navier, Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagement et des Réseaux

Pour ajuster la rhéologie des matériaux cimentaires et modifier leurs principales propriétés d’écoulement, l’utilisation des polymères organiques est nécessaire.
L’objectif de cette thèse est de définir un cadre général physique permettant de caractériser qualitativement les conséquences de l’introduction d’un ou plusieurs polymères dans une pâte de ciment. Nous identifions, dans le cas où les polymères n’introduisent pas de nouvelles forces dans le système, deux paramètres principaux, la distance inter-particulaire et la viscosité du fluide interstitiel, qui peuvent être ajustés par l’ajout de polymères et entrainer des changements majeurs dans la rhéologie d’une pâte de ciment standard.
Nous montrons que la fraction volumique des polymères en solution est le paramètre principal qui est à même de capturer la physique dominante et commune à la majorité des polymères étudiés ici et régissant la viscosité du fluide interstitiel. Nous illustrons à partir de nos mesures de rhéologie et d’adsorption sur pâtes adjuvantées pour des polymères variés, les conséquences de l’introduction d’un polymère sur la distance inter-particulaire et sur le comportement du système en écoulement.
Dans une dernière partie, nous étudions la compétition d’adsorption entre polymères à la surface des particules de ciment. Nous proposons un protocole expérimental basé sur des mesures de diffraction dynamique de la lumière nous permettant de distinguer les adsorptions respectives de deux polymères sur une même surface. Nous illustrons la compétition d’adsorption et l’utilisation potentielle qui peut être faite de cette technique. Nous étudions séparément les compétitions d’adsorption entre un superplastifiant et trois autres espèces adsobantes : des ions sulfates, un retardateur de prise et un agent de viscosité.