Chapitre 3 Méthodologie
3.4 Campagne expérimentale
3.4.8 Caractérisation des matériaux
La caractérisation du béton des corps d’épreuve est faite dans un premier temps à l’état frais, et par la suite, à l’état durci. Le tableau 3-4 résume les différents essais à l’état durci qui ont étés effectués pour ce béton.
Tableau 3-4 : Essais de caractérisation effectués sur le béton durci des corps d’épreuve
* Essais à 7 jours avant la fin de la cure
Lors de la fabrication des poutres, plusieurs éprouvettes ont été fabriquées pour la caractérisation des propriétés durcies du béton des corps d’épreuve. Ainsi, des prismes de retrait libre de 75x75x250 mm, des cylindres de 100x200 mm (essais mécaniques), des cylindres de 150x300 mm (essais mécaniques, fluage en compression), ainsi que des poutrelles de 50x100x1250 mm pour l’essai de fluage en flexion ont été confectionnés. Dans tous les cas, les éprouvettes ont d’abord été démoulées après 24 h, pour par la suite être mises en cure avec les corps d’épreuve (section 3.4.4).
3.4.8.1.1 Essais sur le béton frais
Les essais de caractérisation qui sont faits à l’état frais, une fois le malaxage du béton complété, sont les suivants : mesure de la teneur en air en accordance avec la norme ASTM- C231 [75] , détermination de la masse volumique en accordance avec la norme ASTM-C138 [76] , mesure de l’affaissement en accordance avec la norme ASTM-C143 [77], mesure de l’étalement en accordance avec la norme ASTM-C1611 [78].
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3.4.8.1.2 Essais mécaniques
Les propriétés mécaniques ont été évaluées à des échéances de 7, 28, 50, 91, 98, 182, 327 et 365 jours. Ces essais comprenaient la mesure de la résistance en compression (norme ATSM- C39 [79]) , la mesure de résistance en traction par fendage (norme ASTM-C496 [80]), et la mesure du module élastique (norme ASTM-C469 [81]).
3.4.8.1.3 Essais de retrait
Il est important de mentionner que dans le cas des prismes de retrait qui ont été confectionnés avec les corps d’épreuve, les mesures ont débuté une fois la cure des corps d’épreuve complétée, soit à 28 jours (section 3.4.4). Par ailleurs, un groupe de prismes a été conservé dans les mêmes conditions que celles des poutres tout au long des essais de flexion, alors que l’autre groupe a été entreposé dans une chambre à 23 °C et 50 % lors des essais selon la norme ASTM-C157 [82].
3.4.8.1.4 Essais de fluage
Les éprouvettes provenant du mélange utilisé lors de la confection des corps d’épreuve ont subi préalablement le même conditionnement que les 12 corps d’épreuve avant leur mise en chargement.
Ainsi, l’essai de fluage en compression effectué sur le béton des corps d’épreuve a commencé suite à leur période de séchage. L’essai s’est déroulé conformément aux exigences de la norme ASTM-C512 [83]. La charge qui a par la suite été imposée à ces éprouvettes correspond à 40 % de la contrainte maximale en compression. Cet essai s’est déroulé dans une chambre à 23 °C et 50 % d’humidité relative.
L’essai de fluage en flexion a été effectué conformément à la procédure développée à l’Université Laval [84]. Celui-ci a commencé sur les poutrelles fabriquées avec le béton des corps d’épreuve suite à leur période de séchage. Les poutrelles de fluage flexionnel mesuraient 1250x100x50 mm. Ces poutrelles ont été séparées en 2 groupes de 2 poutrelles. Un premier groupe ne possédait aucun scellement, alors que l’autre était scellé sur les côtés
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afin d’assurer un séchage unidirectionnel et d’évaluer l’influence du rapport V/S. Les poutrelles ont été chargées avec 2 poids de 20 kg, suivant une configuration en 4 points, permettant de développer une contrainte de 1 MPa dans la portion centrale des poutrelles (voir la figure 3.11).
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Figure 3.11 : Montage du fluage en flexion et dispositif de mesure [8]
Il est finalement possible d’ajouter qu’au cours de l’essai de fluage en flexion, les lectures de flèche étaient enregistrées de manière manuelle à un intervalle de 15 minutes pour la 1ère heure, aux 30 minutes pour la 2e heure, et aux heures pour les 3 heures suivantes. Suite à la 1ère journée de mesures, les mesures suivantes étaient enregistrées à la journée pour la 1ère semaine, puis à la semaine pour le 1er mois, et enfin aux mois pour les mesures suivantes jusqu’à l’échéance d’un an.
3.4.8.2 Matériaux de réparation
La caractérisation des matériaux de réparation est faite dans un 1er temps à l’état frais, et par la suite, à l’état durci. Ainsi le tableau 3-5 résume les différents essais qui ont étés menés sur les différents matériaux de réparation à l’état durci.
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Tableau 3-5 : Essais de caractérisation effectués sur les différents matériaux de réparation à l’état durci
Pour chacun des matériaux de réparation, plusieurs éprouvettes ont été fabriquées. Ainsi, des prismes de retrait libre de 75x75x250 mm, des cylindres de 100x200 mm (essais mécaniques), des cylindres de 150x300 mm (essais mécaniques, fluage en compression), des anneaux de retrait restreint conforme à la norme AASHTO, ainsi que des poutrelles de 50x100x1250 pour l’essai de fluage en flexion ont été confectionnés.
Dans tous les cas, les éprouvettes ont d’abord été démoulées après 24 h, pour par la suite être mises en cure humide pour 7 jours à 23 °C, en respectant la norme ASTM-C31 [85]. L’ensemble des éprouvettes à l’exception des anneaux de retrait restreint ont subi une cure humide dans une chambre à 100 % d’humidité relative. Pour ce qui est des anneaux de retrait restreint, ceux-ci ont subi une cure sous une membrane de cure respectant la norme ASTM- C171 [86] afin de s’assurer de ne pas bouger les éprouvettes, et ainsi risquer de créer des interférences lors de la prise des mesures.
3.4.8.2.1 Essais sur le béton frais
Les essais de caractérisation qui sont faits à l’état frais, une fois le malaxage du béton complété, sont les suivants : mesure de la teneur en air en accordance avec la norme ASTM- C231 [75] , détermination de la masse volumique en accordance avec la norme ASTM-C138 [76] , mesure de l’affaissement en accordance avec la norme ASTM-C143 [77], mesure de l’étalement en accordance avec la norme ASTM-C1611 [78].
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3.4.8.2.2 Essais mécaniques
Les propriétés mécaniques ont été évaluées à des échéances de 7, 14 et 28 jours pour l’ensemble des matériaux de réparation. Ces essais comprenaient la mesure de la résistance en compression (norme ATSM-C39 [79]) , la mesure de résistance en traction par fendage (norme ASTM-C496 [80]), et la mesure du module élastique (norme ASTM-C469 [81]).
3.4.8.2.3 Essais de retrait
Les mesures de retrait commençaient au terme d’un murissement de 7 jours, et celles-ci se prenaient dans une chambre à 23 °C et 50 % d’humidité relative selon la norme ASTM-C157 [82]. Dans 2 séries d’essais (R20A et R40A), la procédure a été modifiée afin d’évaluer l’influence du rapport V/S. Ainsi, 6 éprouvettes ont été fabriquées pour chacune des séries (R20A et R40A). Par la suite, la moitié des éprouvettes de chacune des séries a été recouverte en partie d’une membrane empêchant tout contact avec l’air ambiant.
Les essais de retrait restreint se sont déroulés dans une chambre à 23 °C et 50 % d’humidité relative, et ce, après 7 jours de cure humide, conformément aux exigences de la norme AASHTO-PP34-99 [87].
3.4.8.2.4 Essais de fluage
Les essais de fluage en compression ont été effectués conformément aux exigences de la norme ASTM-C512 [83]. Ceux-ci commencent dans un intervalle d’une heure après la fin de la cure humide. Cet intervalle sert à la mise en place des éprouvettes. La charge qui est par la suite imposée à ces éprouvettes correspond à 40 % de la contrainte maximale en compression. Cet essai se déroule dans une chambre à 23 °C et 50 % d’humidité relative.
L’essai de fluage en compression a été modifié pour les gâchées R20E et R40E. Lors de cet essai modifié, les cylindres ont subi une cure de 7 jours et une phase de séchage de 7 jours pour ensuite être chargés durant 14 jours selon 2 paliers de charge afin de reproduire les contraintes retrouvées au sein des poutres lors des essais de flexion. Finalement, ceux-ci ont été amenés à la rupture. Il est à noter que cet essai modifié s’est déroulé à 23 °C et 30 % d’humidité relative afin d’imiter les conditions d’essais dans la chambre utilisée pour les essais de flexion sur les poutres.
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L’essai de fluage en flexion a été effectué conformément à la procédure développée à l’Université Laval [84]. Les poutrelles de fluage flexionnel mesuraient 1250x100x50 mm. Celles-ci étaient mises en cure humide pour une période de 7 jours. Par la suite, ces poutrelles ont été séparées en 2 groupes de 3 poutrelles. Un 1er groupe ne possédait aucun scellement, alors que l’autre était scellé sur les côtés afin d’assurer un séchage unidirectionnel et d’évaluer l’influence du rapport V/S. Les 2 groupes de poutrelles sont par la suite mis en chargement immédiatement après leur sortie de la chambre à 100 % d’humidité relative. Ensuite, les poutrelles ont été chargées avec 2 poids de 20 kg, suivant une configuration en 4 points, permettant de développer une contrainte d’un MPa dans la portion centrale des poutrelles (voir la figure 3.11).
Il est finalement possible d’ajouter qu’au cours de l’essai de fluage en flexion, les lectures de flèche étaient enregistrées de manière manuelle à un intervalle de 15 minutes pour la 1ère heure, aux 30 minutes pour la 2e heure, et aux heures pour les 3 heures suivantes. Suite à la 1ère journée de mesures, les mesures suivantes étaient enregistrées à la journée pour la 1ère semaine, puis à la semaine pour le 1er mois, et enfin aux mois pour les mesures suivantes jusqu’à l’échéance d’un an.
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