Comme nous connaissons maintenant les mécanismes causant sa détérioration, il nous est facile d'analyser les conditions qui rendent un béton (dont les granulats sont non gélifs) résistant aux cycles de gel-dégel.
La performance d'un béton dépend à la fois de ses propriétés intrinsèques et des conditions extérieures d'exposition.
3.1 Paramètres inhérents au béton 3.1.1 Quantité d'eau elable
A la limite, on pourrait dire que la quantité d'eau gelable est égale à la quantité d'eau évaporable (voir section 1.2). Une pâte de ci-ment ne contenant pas de pores capillaires ne pourrait permettre la crois-sance de cristaux de glace car ceux-ci ne peuvent se former dans les pores de gel. C'est donc la quantité de pores capillaires qui détermine la quantité d'eau gelable. De plus, la glace ne provoque de pressions que si le degré de saturation est suffisamment élevé. Pour réduire la quantité d'eau gelable il faut donc un rapport eau-ciment faible, un degré de mû-rissement élevé et un taux de saturation minimum.
3.1.2 Perméabilité de la pâte
La perméabilité du gel de ciment est très faible et à vrai dire constante. La perméabilité de la pâte de ciment est par contre plus
élevée et varie en fonction de l'importance du réseau de pores capillaires.
Comme une grande perméabilité facilite la saturation, donc augmente la quantité d'eau gelable, on a intérêt à employer un rapport eau-ciment minimum pour réduire le nombre et la'dimension des pores capillaires.
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3.1.3 Concentration en alcalis
Evidemment, une forte concentration en alcalis dans l'eau du mélange est à éviter puisqu'elle accentue le mécanisme des pressions
osmo-tiques.
3.1.4 Résistance à la traction de la pâte
Puisque pour tous les mécanismes étudiés, la détérioration pro-vient de trop fortes pressions internes, il est évident que la résistance
à la traction de la pâte joue un rôle important pour sa protection face au gel. Elle dépend aussi du rapport eau-ciment et du degré de mûrisse-ment.
3.1.5 Quantité et distribution des vides
Un bon moyen de protéger la pâte de ciment des effets néfastes dn gel est de faire en sorte qu'elle contienne une quantité suffsante de vides d'air bien distribués. On peut expliquer de diverses façons la protection apportée par les vides d'air.
Dans le cas où il y a génération de pressions hydrauliques, un grand nombre de vides d'air réduit l'intensité de ces dernières en diminuant la distance entre la source génératrice et la soupape de soulagement
qu'ils constituent.
Dans le cas où il y a diffusion de l'eau de gel vers les pores capillaires, il semble que les vides d'air entrent en compétition avec les pores capillaires et réussissent généralement à attirer l'eau vers eux et à protéger ainsi la pâte (6)
Du point de vue de la théorie de Litvan, il est évident que les vides d'air aideront à équilibrer les pressions de vapeur en attirant l'eau vers eux. S'ils sont nombreux et bien distribués ils empêcheront la pâte d'être détériorée.
On comprend facilement que ce qui importe n'est pas d'avoir une quantité énorme d'air, mais surtout une multitude de petits vides peu.
éloi rs les uns des autres-.
Une étude approfondie des caractéristiques des systèmes de vides d'air généralement rencontrés dans le béton fera l'objet des sections qui suivent.
3.2 Paramètres extérieurs au béton
Il est évident que la rigueur des sollicitations a une influence directe sur le mécanisme de détérioration qui prévaut et sur l'importance relative des propriétés du mélange favorables à sa durabilité.
Quatre caractéristiques des conditions d'exposition méritent d'être signalées.
3.2.1 Humidité ambiante
Si les conditions d'humidité sont telles qu'un spécimen possède un degré de saturation élevé, il sera susceptible d'être endommagé par le gel.
3.2.2 Concentration en sels et/ou alcalis
Un spécimen baignant dans un milieu dont la concentration en sels et/ou alcalis est élevée pourra subir une plus forte détérioration par la création de pressions osmotiques, par la croissance possible de cristaux de sels, ou par une augmentation du nombre de cycles de gel-dégel.
En effet, l'utilisation des sels de déverglaçage fait que lorsque la température est très froide, dans nos régions, il y a possibilité de gel toutes les nuits parce que la concentration en sels n'abaisse pas suffi-samment le point de congélation.
3.2.3 Taux de refroidissement
Plus le taux de refroidissement est rapide, plus la formation de glace est grande et moins il y a de temps alloué pour la migration de l'eau, ce qui entraîne la création de très fortes pressions.
3.2.4 Température minimum atteinte
C'est tout d'abord l'eau contenue dans les pores capillaires qui gèle. Si la température atteinte est très basse et maintenue longtemps,
de l'eau des pores de gel gagne les pores capillaires et gèle aussi. La quantité de glace formée est donc plus importante.
3.3 Résumé
La durabilité d'un béton ayant à subir une condition de gel-dégel spécifique et dont les granulats ne peuvent créer de problème dépendra:
de la qualité de la pâte, c'est-à-dire du rapport eau-ciment et du mûrissement, et
des caractéristiques du système de vides d'air.
La première condition est facile à contrôler. Par contre, le système de vides d'air, nous le verrons, est très variable et plus diffi-cile à contrôler. Ncus étudierons donc, théoriquement, toutes les carac-téristiques des systèmes de vides d'air et leur relation avec la durabi-lité. Ceci orientera notre recherche expérimentale.