Définitions, paramètres influents

2.3.3.1.1. Définitions

On peut définir l’adhérence comme la force qu’il faut fournir au système adhérent pour séparer deux constituants [Lamure 07]. Il faut distinguer l’adhérence de l’adhésion. En effet, l’adhésion est l’ensemble des phénomènes physico-chimiques qui sont responsables de la formation et de la cohésion des interfaces entre deux corps [Darque-Cerreti 03]. Dans le domaine des mortiers appliqués sur un support, l’adhésion est liée à plusieurs facteurs :

- l’adhésivité qui est l’aptitude à créer des forces d’interactions entre le support et le mortier,

- l’état de surface et la nature du support (porosité, rugosité, absorptivité, état de propreté),

- la mouillabilité qui réside dans l’aptitude du mortier à créer un contact avec le support sur lequel il est appliqué.

L’adhésion peut être divisée en deux types :

- l’adhésion chimique qui est la capacité à créer des liaisons chimiques fortes ou « physiques » faibles,

- l’adhésion mécanique (ancrage mécanique) qui est la capacité du mortier à « pénétrer » dans le support au travers de la porosité ou de la rugosité par exemple.

2.3.3.1.2. Paramètres influents

Courard a étudié le cas d’un produit de réparation à base de liant hydraulique appliqué sur du béton [Courard 00]. L’adhérence dépend du support et du mortier. Pour le béton, la rugosité, la porosité, la cohésion superficielle et l’eau interstitielle sont les paramètres influant sur l’adhésion de la future couche. Pour le mortier de réparation, ces paramètres sont la nature et la concentration du liant, les modules de rigidité, et l’absorption capillaire (Tableau 2.6). Les conditions environnementales (température, humidité relative, cure etc.) sont également des facteurs influents. Cet auteur introduit la notion d’appétence, définie comme « ce qui pousse l’être à aller vers ce qu’il aime ». En transposant cette définition dans le cas du mortier, on peut définir ce terme par « ce qui pousse le mortier à créer le contact avec son support » (Figure 2.42). Pour Courard, l’appétence est fonction :

- des propriétés thermodynamiques du liquide et du solide qui caractérisent la mouillabilité du support,

- de la rugosité modifiant la mouillabilité du support par l’intermédiaire de l’angle de contact et de la surface spécifique,

- de l’absorption capillaire, dépendante de la porosité du béton mais aussi des propriétés thermodynamiques et de la viscosité de la nouvelle couche,

- de la composition chimique du mortier et du béton.

Tableau 2.6 : paramètres influant sur l’adhésion de la future couche de mortier [Courard 00]

Figure 2.42 : paramètres influençant l’adhérence [Courard 00]

Figure 2.43 : compatibilité réparation / béton d’origine [Emmons 94]

Selon Courard, la mesure de la mouillabilité par mesure de l’angle de contact d’une pâte de ciment par rapport à un support et l’énergie de surface peuvent être reliées à l’adhérence mais ne suffisent pas à l’expliquer [Courard 02].

Plusieurs auteurs définissent quatre types de compatibilité entre une couche de réparation et un support béton (Figure 2.43) [Emmons 94] [Morgan 95] [Hassam 00] [Bissonnette 00] :

- compatibilité déformationnelle, - compatibilité des perméabilités, - compatibilité chimique,

- compatibilité électrochimique (présence d’armatures mettalliques).

La compatibilité déformationnelle, au travers par exemple du module élastique et du retrait est très importante dans la création et la durabilité de l’adhésion.

Dans le cadre de notre étude, le support étudié est une brique en terre cuite, ses caractéristiques sont connues et fixées. Le seul paramètre du support que nous ferons varier sera son taux d’imprégnation en eau mais celui-ci sera connu et maîtrisé. La qualité de l’adhésion dépendra donc uniquement des caractéristiques de la couche de mortier et du taux

d’imprégnation en eau de la brique. Groot [Groot 88] donne un tableau des paramètres influents pour l’adhérence entre la brique et un mortier (Tableau 2.7).

Tableau 2.7 : paramètres influents sur l’adhérence entre la brique et un mortier [Groot 88]

Si elle est contrôlée, la succion peut améliorer l’adhésion entre le mortier et son support. Elle ne doit être ni trop forte pour éviter une faible hydratation du mortier ni trop faible afin d’éviter une zone interfaciale trop poreuse. Groot compare la capacité d’absorption de la brique par l’intermédiaire du taux initial d’absorption du support. Ce taux représente la masse d’eau absorbée en une minute par la face d’une brique immergée dans une hauteur d’eau de 3 mm. L’IRA (Initial Rate of Absorption) est exprimé en kg/m2/min. La Figure 2.44 et la Figure 2.45 montrent bien cette relation entre absorption et adhérence [Groot 99] [Palmer 34] [PCA 94]. On remarque que l’adhérence n’augmente pas de façon linéaire en fonction de l’IRA. Il existe toujours un IRA optimal pour lequel l’adhérence est maximale. Sugo montre aussi l’influence de la nature du support et de l’IRA sur l’adhérence [Sugo 01]. Grandet corrèle la microstructure de l’interface brique-pâte de ciment avec les valeurs d’adhérence. Il attribue l’adhérence de la pâte de ciment sur la brique à la pénétration d’ettringite sous forme aciculaire dans les pores de la brique. Il conclut que l’adhérence s’améliore avec l’augmentation de la taille de la classe dominante des pores de la brique (Figure 2.46) [Grandet 72]. Cet auteur observe aussi que la succion de la terre cuite induit un retard d’hydratation de la pâte de ciment se trouvant au contact de la brique. La résistance de cette

pâte au niveau de l’interface est donc moins bonne [Grandet 71a]. Pour des assemblages de maçonnerie, Isberner montre que l’adhérence entre le mortier et une brique augmente avec un plus grand rapport E/C. Cependant la résistance en compression diminue (Figure 2.47) [Isberner 69] [PCA 94]. La plus grande rétention de l’eau du mortier, surtout dans le cas de briques à forts taux IRA semble améliorer l’adhérence d’un mortier sur la brique par rapport à un mortier possédant une plus faible capacité de rétention d’eau [Ritchie 63] [PCA 94].

Figure 2.44 : adhérence en traction directe en

fonction du taux IRA d’une brique [Groot 99] _{fonction de l’absorptivité des briques [Palmer 34]} Figure 2.45 : adhérence en traction directe en

Figure 2.46 : adhérence d’un mortier sur une brique en traction directe en fonction du niveau de

saturation de la brique [Grandet 72]

Figure 2.47 : adhérence en traction et résistance en compression de mortiers coulés sur des briques en

fonction du rapport E/C [Isberner 69]