CHAPITRE 2 REVUE DE LA DOCUMENTATION
2.4 Effets de la température sur le BFUP
2.4.4 Effets de la température de cure sur la résistance à la compression
L’influence de la température de cure sur les bétons est un sujet qui a été largement étudié. Les études réalisées tendent à montrer que, quel que soit le type de béton (bétons ordinaires, BHP et BFUP), plus un béton subit une cure à de hautes températures, plus sa résistance à la compression au jeune âge se développe rapidement, mais plus elle plafonne rapidement également (Kamen, Denarie, & Brühwiler, 2007; Neville, 2000; Park, Kim, Cho, & Jeon, 2015).
Neville (2000) a compilé les résultats des effets de la température de cure sur des bétons ordinaires. Il en ressort qu’une température élevée lors de la mise en place réduit la durée de la période dormante de l’hydratation du ciment, augmente les résistances au jeune âge, mais peut avoir l’effet inverse dès le 7è jour suivant le contact eau-ciment. Ainsi, sur une plage de températures allant
de 4 à 46°C durant les 2 premières heures après la mise en place du béton, les bétons ayant été exposés aux températures les plus basses finissent par avoir les meilleures résistances à la compression après 7 jours (Price, 1951). D’autres essais (Petscharnig, 1987) se sont basés sur les températures extérieures moyennes par mois en Autriche tout au long de l’année. Ils ont maintenu la température de cure du béton aux températures ainsi déterminées, et ce pendant les 4 premières heures suivant le contact eau-ciment. Il s’avère que les résistances à la compression à 28 jours varient en fonction des mois de l’année, avec des résistances en compression supérieures pour les bétons dont les températures de cure correspondent aux mois d’hiver (les températures les plus faibles). Enfin, des bétons avec un rapport E/C de 0.41 maintenus dans des bassins remplis d’eau avec des températures allant de -4 à 49°C pendant les 18 premiers jours suivant le contact eau- ciment ont été testés en compression à 28 jours (Klieger, 1958) (Figure 2.20). Un optimum de 13°C a été déterminé pour obtenir la meilleure résistance en compression à 28 jours.
Figure 2.20: Effet de la température de cure durant les 28 premiers jours sur la résistance en compression (Klieger, 1958)
Gallucci et al. (2006) ont étudié l’effet de températures de cure de 5, 20, 40 et 60°C avec une humidité relative de 100 % sur la résistance en compression d’un béton constitué d’un ciment CEM I 42.5. Jusqu’au 3e jour (après le contact eau-ciment), le béton maintenu à 5°C présente une résistance à la compression inférieure à celle des bétons maintenus à 40 et 60°C. Après 3 jours, la résistance à la compression est plus importante pour une température de cure de 20°C. À un an, la résistance à la compression du béton ayant subi une cure à 5°C est égale à celle du béton ayant subi une cure à 20°C. Le béton soumis à une température de cure de 60°C présente une résistance en compression à un an inférieure de 25 % à celle des bétons soumis à des températures de cure de 5 et 20°C.
Une étude similaire a été effectuée par Kim, Han et Song (2002) sur un béton composé d’un ciment de type CEM I, avec un rapport E/C de 0.4 pour des températures de cure de 10, 23, 35 et 50°C. La même tendance en ressort avec des résistances à la compression au jeune âge plus élevées pour des températures de cure plus élevées et un inversement de la situation à 28 jours.
Pour des bétons ordinaires, les températures basses dès la mise en place et durant la cure semblent favoriser les résistances en compression à long terme. Les températures de cure élevées nuisent
aux résistances en compression à long terme, mais permettent de développer la résistance en compression au jeune âge plus rapidement.
Des travaux ont été réalisés relativement aux effets de la température de cure sur les BFUP (Kamen et al., 2007; Kazemi-Kamyab et al., 2010; Prem, Bharatkumar, & Iyer, 2013). Un certain nombre de ces travaux ne traite que des cures à très hautes températures (90°C avec vapeur d’eau) ou de l’usage d’autoclave (Ahlborn et al., 2008; Cheyrezy et al., 1995; Yang et al., 2009). Ces températures très élevées entrainent un mûrissement accéléré des BHP et des BFUP. Ces recherches s’intéressent majoritairement à déterminer les durées de cure ainsi que le délai optimal avant le démarrage de la cure thermique de manière à favoriser l’atteinte des résistances en compression les plus élevées.
Richard et Cheyrezy (1995) ont effectué des essais sur un BFUP étuvé à des températures de 20, 90, 200, 250, 300 et 400°C. Dans ces conditions, plus la température augmente, plus la résistance en compression des bétons augmente, allant de 170 à plus de 500 MPa. De plus, les résistances en compression des bétons comprenant de la fumée de silice soumis à une température de cure entre 70 et 90°C étaient toujours supérieures à celles de ces mêmes bétons maintenus à température ambiante.
Yang et al. (2009) ont réalisé des essais de compression sur des cubes de 50 mm de côté en BFUP de rapport E/L de 0.15 ayant subi des cures dans un bassin d’eau à 20°C jusqu’à l’essai ou dans un bassin d’eau à 90°C pendant 7 jours. Il en ressort que les résistances en compression des spécimens maintenus pendant 7 jours à 90°C sont nettement supérieures à celles obtenues pour une cure à 20°C, et ce jusqu’à 91 jours. Aucun essai n’a été réalisé suite à cette échéance. Cependant, l’évolution jusqu’à 91 jours des résistances du béton mûri à 20°C laisse présager que ces résistances ne seront pas supérieures à celles développées par le béton soumis à la cure à 90°C, même à très long terme.
Quelques études relatives au comportement du BHP et du BFUP vis-à-vis de la température de cure sont disponibles (Kamen et al., 2007; Park et al., 2015; Schachinger, Hilbig, & Stengel, 2008). Schachinger et al. (2008) ont étudié l’influence de températures de cure de 50, 65 et 90°C (pendant les 24 heures précédant les essais) sur la résistance en compression de BHP. Les résultats obtenus ont montré une augmentation des résistances en compression croissante avec la température de cure, quelle que soit l’échéance des essais, et ce jusqu’à 28 jours.
Park et al. (2015) ont effectué des essais à 20, 40, 60 et 90°C avec une humidité relative de 100 % sur un BHP. Pour une cure de 48 heures débutée 24 heures après le premier contact eau-ciment, les résistances moyennes en compression à 28 jours ont été respectivement de 109, 136, 174 et 201 MPa. Cet article montre à nouveau que la température de cure et la résistance à la compression sont liées. Contrairement à l’effet observé pour les bétons ordinaires, la résistance en compression à long terme des BHP testés n’est pas affectée par une augmentation de la température de cure.
Les travaux de Kamen (Kamen et al., 2007; Kamen et al., 2009) comprenaient des essais de compression sur un BFUP avec un rapport E/C de 0.165 conservé à des températures de cure de 20, 30 et 40°C jusqu’aux essais. Les spécimens maintenus à 20°C étaient en chambre humide et les spécimens à 30°C et 40°C ont été scellés par films plastiques. A 3 jours, les résistances en compression obtenus pour le béton mûri à 40°C sont supérieures à celles obtenues pour les deux autres températures de cure. Cependant, dès le 7e jour, toutes les résistances sont similaires. Enfin, à 28 jours, les résistances maximales sont obtenues pour les bétons soumis aux températures de cure les plus basses, avec une progression marquée au fur et à mesure que la température de cure diminue. Il est à noter qu’à 28 jours, la résistance en compression de tous les bétons testés est supérieure à 250 MPa.
En conclusion, pour les bétons ordinaires, une température de cure élevée permet d’obtenir au jeune âge des résistances en compression plus importantes. Cependant, à long terme, l’augmentation de la température de cure engendre une diminution de la résistance en compression. Concernant les BFUP, les températures de cure élevées génèrent des résistances en compression élevées au jeune âge. Cependant, les résultats issus de la littérature sont contradictoires en ce qui concerne l’effet de la température de cure sur la résistance en compression des BFUP à long terme. En effet, Schachinger et al. (2008) ainsi que Park et al. (2015) constatent que la résistance en compression des bétons soumis à des températures de cure élevées est toujours supérieure à celle des bétons ayant subi une cure à de faibles températures, alors que les travaux de Kamen (Kamen et al., 2007; Kamen et al., 2009) présentent une tendance similaire à celle observée pour des bétons ordinaires, soit une résistance en compression supérieure à long terme pour les bétons soumis à une faible température de cure. Richard et Cheyrezy (1995) mentionnent que la présence de fumée de silice permet de développer des résistances en compression qui ne peuvent être égalées à long terme sans cure thermique.