Eprouvettes pour l’essai de compression

3.2.2.1. Fabrication par le compactage

Pour la fabrication des éprouvettes de béton de chanvre, un dispositif spécifique a été

dimensionné et utilisé pour cette étude. Il est présenté dans la Figure 3-4. Le détail des pièces

est le suivant :

• Cylindre (1) en PVC de 100 mm de diamètre, de 600 mm de hauteur et de 5 mm

d’épaisseur. Une fente est réalisée le long du cylindre et sert au démoulage des

éprouvettes.

• Collier (2) et (3) : renfort du cylindre de compactage. En plus de sa fonction de collier

(3), il sert aussi à bloquer le piston (5) après compactage.

• Fond démontable (4) en PVC

• Piston (5) en acier

L’expérience montre que les moules spécifiques en PVC fonctionnent bien à condition que la

contrainte de compactage ne soit pas supérieure à 2,5 MPa (ce qui correspond à une force de

20 kN sur le piston). Au-delà, le compactage risque de déformer le cylindre en PVC.

Le compactage est exécuté à l’aide d’une presse élétromécanique (Zwick HB 250) dont la

capacité maximale est de 250 kN. Grâce au long parcours du bâti supérieur, ainsi qu’à celui e

la traverse, elle permet une mise en place des dispositifs et un compactage facilités.

Les moules sont auparavant huilés (avec de l’huile végétale) afin de limiter les frottements

entre le granulat et la paroi du cylindre. Une quantité donnée, déterminée préalablement, de

compacter, le piston est réglé avec un niveau pour assurer son alignement dans le cylindre

(Figure 3-5a). Le compactage est piloté à la main ou en déplacement par la machine et se

termine lorsque le piston arrive à la hauteur désirée où il est bloqué par deux vis opposées

(Figure 3-4 et Figure 3-5b). Au moment précis où s’arrête le piston, la force de compactage

est enregistrée.

1 - Cylindre en PVC :

H = 600 mm

Ø ≈100 mm

2 et 3 - Collier

de renforcement en PVC :

4 – Fond démontable

5 – Piston en acier.

Figure 3-4 : Schéma du dispositif de compactage

Les éprouvettes restent ensuite confinées 48 heures dans ce moule avant d’en être extraites

grâce au fond démontable. Les deux colliers de renforcement et le fond sont simplement

dévissés pour agrandir légèrement la section du cylindre et extraire l’éprouvette. Ces

éprouvettes ont une dimension d’environ Ø100 × 200 mm. Notons que la hauteur des

éprouvettes est souvent un petit peu supérieure à 200 mm. Un léger retour élastique des

éprouvettes est parfois observé. Cette différence de hauteur peut causer des différences entre

la masse volumique initiale ciblée (ρ initiale) et celle réelle de l’éprouvette. Cette problématique

fait l’objet du paragraphe (cf. § 4.2).

Par la suite, les éprouvettes sont stockées en atmosphère contrôlée à 20±2°C et à 75±5%

d’humidité relative. Une ambiance relativement humide a été adoptée pour le stockage des

éprouvettes après démoulage afin de limiter la compétition séchage/hydratation de la chaux

hydraulique durant les premiers jours, tout en permettant une évaporation progressive de l’eau

excédentaire éventuellement contenue, ou produite lors de la carbonatation de la fraction de la

chaux aérienne.

(a) (b)

Figure 3-5 : Compactage du béton de chanvre : (a) Début du compactage et (b) Fin du

compactage

Les éprouvettes sont régulièrement pesées jusqu’à 90 jours afin de connaître l’évolution de

leur masse. Les résultats seront présentés dans le paragraphe (cf. § 4.3).

Pour chaque composition, cinq éprouvettes ont généralement été réalisées : quatre éprouvettes

pour l’essai de compression, deux à 28 jours, et deux à 90 jours, et une pour le prélèvement

des échantillons pour la mesure de la conductivité thermique.

3.2.2.2. Préparation des éprouvettes avant de caractérisation

en compression

Pour assurer l’homogénéité de contrainte dans l’éprouvette, la préparation des surfaces

d’appuie de celle-ci doit être effectuée consciencieusement. Dans notre cas, les éprouvettes en

béton de chanvre ayant au préalable subit l’effet du compactage, les surfaces aux deux

extrémités sont relativement planes. De petites hétérogénéités peuvent être observées

éventuellement à la surface en contact avec le piston.

Le surfaçage des éprouvettes est réalisé à l’aide d’une rectifieuse (Figure 3-6). Elle est

généralement destinée aux éprouvettes en béton ou en roche mais elle s’avère utilisable pour

le béton de chanvre, à condition de ne pas introduire d’eau durant le surfaçage. Cette

condition nous oblige à rectifier plusieurs fois, et progressivement pour éviter

l’endommagement des particules de chènevotte par frottement. Le surfaçage se termine

lorsque l’éprouvette présente une surface lisse et rectifiée (Figure 3-7c).

Figure 3-6 : Surfaçage du béton de chanvre à l’aide d’une rectifieuse

Presque toutes les éprouvettes ont été surfacées, les dimensions finales après le surfaçage sont

de 200 mm de hauteur et 100 mm de diamètre. Toutefois, le surfaçage n’a pas été réalisé pour

quelques (les configurations CAC, CAB, CAA) éprouvettes en raison d’une faible adhésion

des particules de chènevotte, le surfaçage risquait d’endommager sérieusement le matériau.

Une fois surfacées, les éprouvettes sont pesées et leur hauteur et diamètre sont mesurés. Ces

grandeurs servent à déterminer leur masse volumique à 28 jours.

Par la suite, trois plaques en plastiques très minces et transparentes sont posées contre la

surface extérieure de l’éprouvette cylindrique et maintenues à l’aide d’élastiques (Figure

3-7a). En fait, lors de l’essai de compression, trois LVDT (Linear Variable Differential

Tranducer) seront mis en contact avec ces plaques (Figure 3-7b) afin de mesurer l’expansion

du diamètre moyen des éprouvettes, dans la direction perpendiculaire au chargement. Le rôle

de ces cales est de limiter l’influence des défauts de la surface (souvent très hétérogène) sur le

signal obtenu des LVDT durant l’essai. Ils sont de dimension 15×60 mm et ils sont placés

tous les 120° autour du cylindre.

40

60

1

00

Plaques plastiques

(a) (b)