DÉFORMATIONS EMPÊCHÉES 77

Les déformations dues au retrait ne sont pas forcément négatives. Elles ne le deviennent qu'à partir du moment où elles sont entravées, car elles génèrent alors des contraintes de traction. Ces contraintes, si elles dépassent un certain seuil proche de la résistance en traction, peuvent entraîner la fissuration du béton et, par conséquent, des problèmes de durabilité (corrosion, etc.), d'étanchéité ou d’esthétique.

II.4.1.1. Phénomène étudié et caractérisation

Le retrait, lorsqu’il se produit dans des éléments qui sont soumis à des conditions aux limites les empêchant de se déformer librement, peut provoquer des contraintes de traction telles qu’elles engendrent de la fissuration lorsque la résistance en traction du matériau est atteinte. Ce phénomène est dès lors préjudiciable vis-à-vis de la durabilité des structures [33]. Les mesures du retrait libre endogène décrites précédemment nécessitent la connaissance préalable du temps de prise afin de pouvoir isoler les déformations d’auto dessiccation de celles du retrait chimique [87]. Le choix de ce ’temps zéro’ étant délicat et incertain, une manière plus fiable de le déterminer sera de se positionner à l’instant d’apparition d’une contrainte interne.

Cette contrainte interne traduit la formation d’un squelette solide poreux capable de résister aux déformations du retrait endogène (et de séchage éventuellement) qui lui sont appliquées

[88]. La mesure de cette contrainte nécessite cependant le recours à des dispositifs de mesures plus complexes qui sont capable de bloquer ou empêcher les déformations de retrait au fur et à mesure de leurs apparitions. Ce retrait empêché se traduit alors par la génération d’une contrainte induite qui correspond à l’effort exercé pour annuler les déformations [90].

Plusieurs essais de retrait empêché ont été ainsi mis au point selon la géométrie de l’éprouvette étudiée.

II.4.1.2. Techniques de mesures du retrait empêché

 Essais en plaques

Ce type d’essai permet d’avoir une restriction dans deux directions orthogonales. Les déformations ainsi mesurées correspondent aux variations dimensionnelles de l’échantillon dans un plan parallèle à son plan médian sous un état de contrainte biaxiale. L’échantillon peut être assimilé dans ce cas à une large plaque ou dalle restreinte sur tous ses bords. Une alternative de blocage est de créer un frottement uniforme an fond du moule qui peut être assuré par un support rigide avec une surface de contact granulaire ou cranté (cas de reprise de bétonnage par exemple) [88,89]. La figure II.22 [90] représente un exemple de dispositif d’essai du retrait empêché en géométrie plaque.

Figure II.22. Dispositif d’essai de retrait empêché sur échantillons en plaques [90]  Essais linéiques

Ce type d’essai consiste à maintenir la longueur d’un échantillon constante, en compensant la déformation à l’aide d’une presse asservie à l’une de ses extrémités. Des mesures de retrait

libre sont réalisées en parallèle sur le même type d’échantillon, dont l’extrémité est cette fois- ci, libre de se déplacer. Il existe également des systèmes couplés, pour les quels, la mesure de retrait libre est réalisée juste avant que la presse ne ramène l’échantillon à sa position initiale

[35]. Quelques utilisations de ce genre de dispositif pourront être trouvées dans la littérature

[91,93]. La figure II. 23 représente le dispositif de retrait empêché linéique.

Figure II. 23. Dispositif de retrait empêché linéique [93].

 Essais à l’anneau

Le principe de l’essai à l’anneau ring test (figure II. 24) réside dans le suivi indirect jusqu’à l’apparition de la fissuration de la déformation d’une éprouvette en forme d’anneau bloquée au niveau de sa surface radiale intérieure par un anneau en acier. Suivant les études, soit les faces supérieures et inférieures [15,83], soit les surfaces radiales sont soumises au séchage

[94] conformément à la normeASTM, 2005[95].

L’exploitation des résultats permet de définir un potentiel de fissuration à partir de la détermination directe de l’âge de fissuration et de paramètres calculés issus de la mécanique de la rupture comme l’énergie de rupture, les valeurs des paramètres caractéristiques à la rupture (CTOD, critical crack tip, ténacité kic), le coefficient de fluage en traction, etc. [33].

Figure II. 24. Schéma de dispositif expérimental de l’essai à l’anneau [16] II.4.1.3. Tendances et facteurs influents

Les investigations sur le retrait empêché demeurent rares puisque les règlements ne proposent pas de relations explicites prenant en considération ce phénomène.

A partir des quelques études menées sur le sujet, il semble que le potentiel de fissuration des BAP ou des MBAPE est en moyenne légèrement supérieur à celui des bétons vibrés ou des mortiers normales [15, 94,96], notamment caractérisé par un âge d’apparition de la fissuration plus précoce. Le risque de fissuration est aussi plus élevé lorsque la stabilité du BAP ou du MBAPE n’est pas suffisante.

Plus généralement, ce comportement est relié au retrait de dessiccation légèrement plus élevé des BAP ou des MBE ,dû principalement au volume de pâte supérieur qui augmente les niveaux de contrainte et réduit en moyenne l’âge de fissuration [83].Toutefois il faut également tenir compte d’autres facteurs qui interagissent comme le module d’élasticité et la résistance en traction qui ne sont pas affectés de la même façon par le volume de pâte .La nature des adjuvants s’avère également déterminante .L’utilisation d’un superplastifiant haut réducteur d’eau de type polynaphtalène sulfonate ,double l’âge de fissuration par rapport à un superplastifiant de type polycarboxylate [95].Enfin, ces mêmes chercheurs ont mis en évidence le rôle du type de ciment (avec ajout de fumée de silice, cendres volantes, laitier, etc.) sur la résistance à la fissuration de retrait empêché, à même rapport E/C.