Influence de l'énergie spécifique de malaxage sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des remblais en pâte cimentés

Dikonda, Reagan Kabanga (2018). Influence de l'énergie spécifique de malaxage sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des remblais en pâte cimentés. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/766

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Résumé

Les mines souterraines modernes recourent de plus en plus à la technologie des remblais en pâte cimentés (RPC). Le RPC est un matériau composite complexe constitué d'un mélange de rejets de concentrateur (ou résidus miniers) filtrés avec une quantité relativement faible de liant (2 à 8% par rapport à la masse de résidus secs) et d'eau de gâchage. Les propriétés rhéologiques et mécaniques déterminées dans la phase d'optimisation des recettes au laboratoire peuvent dépendre de la procédure de malaxage utilisée pour la fabrication des mélanges de RPC (durée et vitesse de malaxage, masse de charge et type du malaxeur). Si la même procédure de malaxage n'a pas été utilisée, la comparaison des résultats inter-laboratoires peut alors s'avérer difficile. Cette comparaison pourrait être possible en utilisant 1 'énergie spécifique de malaxage (ESM) qui exprime les paramètres de malaxage. Sur le terrain, il est de plus connu que le cisaillement du RPC au cours de sa distribution en pipelines et trous de forage modifie ses propriétés rhéologiques et mécaniques de manière que les mélanges préparés au laboratoire pourraient ne pas être représentatifs du RPC déposé sous terre. De plus, cette variation des propriétés rhéologiques au cours du transport du RPC à cause du cisaillement dans les pipelines devrait être prise en compte pour l'estimation des pertes de charge dans la conduite. L'énergie dissipée lors du malaxage du RPC à l'usine de remblai pourrait constituer une base de comparaison commune des propriétés rhéologiques et mécaniques pour les mélanges de RPC.
L'objectif du projet est d'évaluer l'impact de l'énergie spécifique de malaxage au laboratoire sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des RPCs. Pour ce faire, un wattmètre muni d'une centrale d'acquisition, permettant d'évaluer l'énergie dissipée durant le malaxage, a été montée sur deux types de malaxeurs de laboratoire (Malaxeurs Hobart SP300AT et KitchenAid de marque Professionnel plus 5). Les mélanges étudiés ont été préparés à base des résidus LaRonde et Westwood, d'un liant composé de 20% GU et 80% de laitier de haut fourneau et de l'eau de robinet.
Des recettes de RPC de références ayant un affaissement au cône standard d' Abrams de 7 pouces ont été préparées à base de chaque résidu selon la procédure habituellement utilisée à l'IRME (vitesse de rotation de 166 rpm, durée de malaxage de 5 min, masse de la charge de 8 kg et de 9 kg respectivement pour les résidus LaRonde et Westwood). Les pourcentages solides correspondants étaient respectivement de 75 % et 70 % pour les RPC à base de résidus LaRonde et Westwood.
Tous les autres mélanges étudiés étaient préparés à ces pourcentages solides (selon le type de résidus), en variant successivement les paramètres de malaxage. À la fin de chaque malaxage, la température des mélanges est déterminée et les échantillons sont soumis à des essais d'affaissement au cône d'Abrams (mesure de la consistance) et rhéologiques. Les courbes d'écoulement et de viscosité obtenues ont été ajustées respectivement à l'aide des modèles de Herschel-Bulkley et de Cross. Des éprouvettes de RPC sont aussi préparées pour la détermination de leur résistance en compression uniaxiale (unconfined compressive strength ou UCS) à 7, 28 et 90 jours de cure.
Les résultats indiquent que la consistance des mélanges du RPC préparés avec les résidus LaRonde et Westwood augmente avec l'ESM. Le seuil de cisaillement et la viscosité à l'infini des RPCs étudiés diminuent sensiblement lorsque l'ESM augmente pour les deux types de résidus étudiés.
Une tendance à l'amélioration de l'UCS des RPCs à différents temps de cure avec l'augmentation de l'ESM a été observée. Une relation empirique permettant de prédire l'ESM avec une précision acceptable (erreur relative 2, 1 % et 5, 8% respectivement pour les résidus LaRonde et Westwood) en fonction des paramètres de malaxage a été établie pour les deux types de résidus étudiés. Une étude préliminaire d'évaluation de la variation des propriétés rhéologiques au cours du transport de RPC en pipeline a été également initiée.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur de mémoire/thèse:	Mbonimpa, Mamert
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Belem, Tikou
Mots-clés libres:	Remblais en pâte cimenté, procédure de malaxage, énergie spécifique de malaxage, propriétés rhéologiques, propriétés mécaniques
Divisions:	Génie > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt:	11 juin 2018 19:25
Dernière modification:	11 juin 2018 19:25
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/766

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