Caractérisation

III.2.3.a. Résistance en compression

Après 28 jours de cure en salle humide (HR=90%), une partie des éprouvettes cylindriques 11x22cm sont testées en compression. Les résultats obtenus donnent une moyenne de 27,9MPa ± 0,5 MPa. Un autre lot d’éprouvettes 11x22cm stockées en extérieur donne une moyenne 26,6MPa ± 2,0 MPa. Ces valeurs montrent que la résistance en compression est bien conforme au cahier des charges.

III.2.3.b. Porosité ouverte

Suivant la méthode de l’AFPC [Grandubé], il a été possible de déterminer des valeurs de porosités accessibles à l’eau. La porosité des éprouvettes exposées en salle humide atteint une moyenne de 19,9% 0,1%. Celle des éprouvettes en extérieur atteint une porosité moyenne de 20,4% 0,3%. Il y a donc une légère différence entre les résultats obtenus pour les éprouvettes exposées en salle humide durant 28 jours et celles stockées en extérieur. La porosité est plus

127 faible et la résistance en compression plus élevée pour les éprouvettes exposées en salle humide. Ce phénomène s’explique par une meilleure cure pour la conservation en salle humide, entrainant une meilleure hydratation du ciment. Selon l’AFGC [AFGC, 2004], ces valeurs de porosités supérieures à 16% sont significatives d’une durabilité potentielle très faible.

III.2.3.c. Coefficient de migration des chlorures

La création accélérée de zones corrodées étant effectuée par une méthode de migration des chlorures il est important de situer cette formulation de béton grâce à la norme [NT Build 492]. Une éprouvette de béton cylindrique est positionnée dans un compartiment étanche comportant une solution de NaOH d’un côté (anolyte) et une solution de NaCl de l’autre (catholyte). Un courant est alors injecté faisant migrer les ions chlorures de la cathode qui est polarisée négativement vers l’anode polarisée positivement.

Figure III-5: Schéma du procédé de migration de chlorures [NT Build 492].

Cet essai a donné une profondeur de pénétration en chlorure moyenne de 2,33cm, dans les conditions suivantes : 23°C, une longueur d’éprouvette de 50mm, une tension de 24,8V et une durée d’essai de 24h. A partir de ces résultats et en utilisant l’Eq III-2, un coefficient de migration de 1,45.10-11 à plus ou moins 0,16.10-11 m2/s est calculé. Selon l’AFGC, cette valeur comprise entre 10-11 et 5.10-11m2/s correspond à une durabilité potentielle du béton faible.

128 𝐷𝑛𝑠𝑠𝑚 = 0,0239. 𝑇. 𝐿 (𝑈 − 2). 𝑡 . (𝑥𝑑 − 0,0238√ 𝑇. 𝐿. 𝑥_𝑑 𝑈 − 2 ) Eq III-3 Avec :

𝐷_{𝑛𝑠𝑠𝑚} : coefficient de migration en condition non stationnaire (m2/s), T : température (K),

L : épaisseur de l’éprouvette (mm), U : tension appliquée entre les bornes (V),

xd : moyenne des profondeurs de pénétration des chlorures (mm), t : durée de l’essai (h).

III.2.3.d. Résistivité et taux de saturation

Afin de savoir dans quel domaine de résistivité se situe le béton employé, il est intéressant de relier cette grandeur à un taux de saturation. Pour ce faire, deux éprouvettes cylindriques 11x7cm sont saturées suivant la méthode décrite par l’AFPC ([AFPC, 1997]). Cela permet donc d'obtenir la masse de l'éprouvette pour une saturation de 100%. Ensuite les éprouvettes sont séchées puis pesées à diverses échéances tout en mesurant la résistivité en transmission. Le séchage est réalisé dans une pièce fermée à température et humidité non contrôlées d’environ 18°C et 60%HR. Les mesures sont donc réalisées à plusieurs instants au cours de séchage ; l’éprouvette n’est donc pas à l’équilibre avec le milieu environnant.

La mesure de résistivité est réalisée en transmission à l’aide du dispositif présenté par la Figure III-6. Ce dispositif comporte un générateur permettant de délivrer un courant alternatif qui est connecté à deux grilles d’acier inoxydable. Ces plaques sont en contact avec de fines éponges peu humidifiées permettant d’assurer un bon contact électrique entre les grilles et l’éprouvette. L’intensité du courant électrique ainsi que la tension délivrée sont mesurées à l’aide de deux multimètresce qui permet de calculer la résistivité globale du matériau selon la loi d’Ohm (Eq III-4).

129 𝑅 =𝑈

𝐼

Eq III-4

Il est ensuite possible de relier la résistance à la résistivité avec les dimensions du matériau d’étude :

𝑅 = 𝜌.𝐿 𝑆

Eq III-5

Appliqué à notre cas et connaissant la géométrie du matériau étudié il est alors possible de relier la résistivité aux mesures réalisées :

𝜌_𝑐 = 𝑅.𝑆 𝐿= 𝑈 𝐼 . 𝑆 𝐿 Eq III-6

Figure III-7 : Évolution de la résistivité en fonction du taux de saturation de deux éprouvettes

130

Il existe une relation empirique (loi d’Archie) reliant la résistivité d’une roche poreuse en fonction de son taux de saturation (Eq III-7).

𝜌_𝑐 = a. p−𝑚_{. 𝜌}

𝑤. Sr−𝑛 = A. Sr−𝑛 Eq III-7

Avec a qui dépend du type de roche compris entre 0,6 et 2,2 ; m un facteur de cimentation compris entre 1,8 et 2 ; ρw résistivité de la solution interstitielle (Ω.m) ; n un facteur proche de

2. Dans le cas présent, les différents paramètres constants peuvent être regroupés sous l’appellation A. Il est alors possible d’obtenir une relation linéaire entre la résistivité du matériau et son taux de saturation via leurs logarithmes :

𝑙𝑜𝑔(𝜌_𝑐) = 𝑙𝑜𝑔(A) − n. log(Sr) Eq III-8

Dans le cas présenté ici, la loi puissance reliant la résistivité du matériau au taux de saturation (Figure III-8) où A est égal à 91,5 et n est égal à -5,364 ne représente pas parfaitement la tendance des résultats expérimentaux, mais c’est celle qui s’en rapproche le plus avec un coefficient de détermination égal à 0,92.

Figure III-8 : Évolution de la résistivité en fonction du taux de saturation de deux éprouvettes

cylindrique sur une échelle log-log.

Nguyen et al [Nguyen, 2017] est parvenu à obtenir la relation suivante : ρ = 24,85.Sr-3,626 avec un coefficient de détermination R² de 0,97 pour des cylindres de dimension 7x12cm. Cette différence s’explique par un protocole de conditionnement différent permettant d’obtenir une humidité homogène dans les éprouvettes. Au contraire, les éprouvettes étudiées dans notre cas

131 ont certainement des gradients de taux de saturation. A cœur, ces éprouvettes contiennent probablement plus d’eau qu’aux extrémités.