Concrete pumps
POMPAGE DES BETONS
Résumé
With recent progresses in concrete mix-design, a number of problems have been
encountered in the area of pumping. In this context, the aims of this thesis were the
following:
- to analyse physical phenomena underlying the occurrence of blockages in pumping
networks;
- to develop a practical methodology, based on simple tests, leading to an evaluation of the
pumpability of a given concrete in a given pumping system;
- to develop an instrument capable of characterising the steel-concrete interface and to
develop models for the calculation of the flow rate/pressure relationship;
- to validate the proposed models with tests carried out at the industrial scale.
For our tests we used a variety of sixty-eight different concrete mixtures. We developed
two new instruments :
the modified air-meter (to assess the bleeding rate of fresh concrete);
the coaxial cylinder tribometer, a large-gap coaxial viscometer devoted to the test of
steeVconcrete interface.
Thanks to the analysis of test results, it was possible to understand that pumpability (as
related to blockages) is not an intrinsic characteristics of the concrete mix alone, but is rather
governed by severa! parameters among which the concrete mixture, the pumping system and
the process are found. We established a classification of the blockages and we proposed
models to exp lain their formation. The result was to reach a set of practical recommendations
to !essen the risks ofblockages.
The tests demonstrated the importance of the steel-concrete interface, where a slipping
layer takes place. We proposed a predictive model for the pumping of concrete, based upon
measurements of the interface and rheological parameters, measured with the new tribometer
and the BTRHEOM rheometer, respectively.
Finally, we have succeeded in characterising a concrete in the laboratory to predict the
pumping parameters. This can reduce problems arising at the work site with new types of
mixtures as high-performance or self-compacting concrete.
Keywords : bleeding, blockage, concrete pumps, fresh
Avec les progrès effectués dans la formulation des bétons, de nombreux problèmes ont vu
le jour dans le domaine du pompage et il apparaît nécessaire d'élaborer une approche
scientifique pour remettre cette technique à la hauteur des nouvelles exigences. Dans ce
contexte, les objectifs de ce travail ont été les suivants :
analyser les phénomènes physiques de formation des bouchons et en déduire une
méthodologie pratique, basée sur un essai simple, permettant de définir la pompabilité
d'un béton donné, dans une installation donnée;
- développer un appareil permettant de caractériser l'interface acier-béton et proposer une
méthode de calcul de la relation débit/pression;
- valider les modèles proposés par des essais à l'échelle industrielle.
Pour répondre à ces objectifs, nous avons conçu et réalisé un site expérimental de pompage
en grandeur réelle. Deux nouveaux appareils: le tribomètre à cylindres coaxiaux et l'aéromètre
modifié, ont été développés pour caractériser les bétons en parallèle des essais de pompage. A
travers deux campagnes expérimentales, nous avons testé sur le site 68 compositions de béton.
L'analyse des résultats a permis de comprendre que la pompabilité (notion relative à la
formation des bouchons) n'est pas une caractéristique intrinsèque du béton, mais un concept
relatif à l'ensemble des paramètres de pompage: composition du béton, configuration de
l'installation, mode opératoire. Nous avons donc établi une classification des bouchons et
proposé des mécanismes physiques pour expliquer la formation de chaque type de bouchon.
Le travail a abouti à des recommandations pratiques, permettant de diminuer les risques de
bouchon.
Les paramètres de pompage enregistrés sur le site expérimental ont permis de démontrer
l'importance de l'interface acier-béton. Cette interface est le siège d'une couche limite de
glissement. En caractérisant les propriétés de l'interface par un essai au tribomètre à cylindres
coaxiaux et en intégrant les propriétés rhéologiques du béton, mesurées au rhéomètre à béton
BTRHEOM, nous avons proposé un modèle de prévision des paramètres de pompage. Ce
modèle a été ensuite validé sur différents chantiers.
A l'issue de ce travail, il est désormais possible de caractériser un béton en laboratoire et de
prévoir la relation entre le débit et la pression, pour un circuit de géométrie connue, ce qui
réduit fortement la part d'empirisme dans le contrôle du processus de pompage.