Essais pour mesurer les propriétés aux états frais et durci du BFUP

Les BFUP produits dans le cadre de ce projet ont été caractérisés à l’état frais et à l’état durci par les essais normalisés décrits au Tableau 3.2 (ASTM, 2016; Canadian Standard Association, 2014f).

Tableau 3.2: Détail des essais réalisés

Essai Norme / Référence Outil / Spécimen

État frais

Température CSA A23.2-17C et

RILEM TC 119-TCE Thermomètre et calorimètre Masse volumique CSA A23.2-6C

modifiée

Récipient de 75 mm de diamètre par 150 mm de hauteur

Teneur en air CSA A23.2-4C Airmètre pressiométrique Étalement au cône

d’Abrams CSA A23.2-19C Cône d’Abrams

Étalement au petit cône d’Abrams

(Cazacliu, Loukili, Abdi, & Le Roy, 2006; IREX, 2011)

Cône d’Abrams à échelle 1/2

Etalement au mini- cône

ASTM C1437 modifiée selon ASTM C1856

Cône de diamètre intérieur minimal de 70 mm, maximal de 100 mm et de hauteur de 50 mm (ASTM C230, 2014)

État durci Compression

CSA A23.2-9C Cylindres (diamètres de 75 et 100 mm)

ASTM C109 modifiée Cubes (75 mm de côté)* Flexion (4 points) ASTM C1609 modifiée Prismes 50x150x400 mm

*La norme ASTM C109 recommande l’utilisation de cubes de deux pouces (ou 50 mm) de côté uniquement. Elle a ici été appliquée à des cubes de trois pouces (ou 75 mm) de côté. La vitesse de chargement a été adaptée pour que la vitesse d’augmentation de contrainte en compression appliquée soit identique quelle que soit la dimension des cubes testés.

À moins d’indications contraires dans le mémoire (Chapitre 6), la cure appliquée aux spécimens de caractérisation en compression et en flexion est une cure humide à 23°C. Les principaux essais de caractérisation sont décrits dans les sous-sections suivantes.

3.3.1 Essai de calorimétrie

L’essai de calorimétrie a été réalisé conformément aux recommandations du comité RILEM TC 119-TCE (1997), hormis les indications relatives à la température initiale du béton. La Figure 3.3 présente le principe de l’essai de calorimétrie semi-adiabatique, grandement inspiré des travaux de

Charron, Kamen et Denarié (2003) et de Kamen (2007). Un moule en plastique de 15 cm de diamètre et de 30 cm de hauteur est entouré d’une isolation thermique (styrofoam), le tout placé dans un récipient en plastique de 45 cm de diamètre. Un thermocouple est placé au milieu du cylindre, dans le béton frais, un autre est placé à proximité du moule, en contact avec l’air ambiant. On relève les températures du béton frais et de l’air ambiant jusqu’à ce que la température du béton à l’intérieur du moule soit égale à celle du milieu ambiant. Les pertes thermiques du calorimètre sont déterminées au préalable à l’aide d’un essai de calibration avec un cylindre rempli d’eau chaude dans le calorimètre.

Les objectifs de l’essai de calorimétrie sont de mesurer le dégagement de chaleur d’hydratation d’un béton dans le calorimètre semi-adiabatique (avec pertes thermiques) et de reproduire ces résultats numériquement (Figure 3.3) par utilisation du modèle Danois (Kamen, 2007), pour finalement calculer le dégagement de chaleur du béton en conditions adiabatiques (sans pertes thermiques). La courbe de température adiabatique présente l’avantage d’être universelle, c’est-à- dire qu’elle ne dépend pas du calorimètre utilisé pour l’essai.

Pour comparer les temps d’induction et le début du dégagement de chaleur d’hydratation des bétons, un accroissement de la température de 1°C a été retenu. Pour les bétons étudiés, en considérant la capacité thermique des différentes composantes, ce gain de 1°C des bétons correspond à une chaleur d’hydratation dégagée évaluée à 2652 kJ/m3_{. Les capacités thermiques}

(a) Dispositif d’essai (b) Températures mesurées et calculées Figure 3.3: Essai de calorimétrie

La méthode d’analyse des résultats de l’essai de calorimétrie est décrite à l’Annexe C.

3.3.2 Essais de résistance à la compression

Les essais de détermination de la résistance en compression ont été réalisés conformément à la norme CSA A23.2-9C (Canadian Standard Association, 2014d). Les essais de détermination des modules d’élasticité et des coefficients de Poisson ont été réalisés conformément à la norme ASTM C469 (ASTM International, 2014). Le schéma ainsi qu’une photo du montage d’essai utilisé pour la détermination du module d’élasticité et du coefficient de Poisson sont présentés à la Figure 3.4. Le montage est identique pour l’essai de compression simple, hormis que les capteurs de déplacement ne sont dans ce cas pas installés.

(a) Schéma du montage (b) Photographie du montage Figure 3.4: Montage d’essai de compression

Dans cette étude, la résistance en compression du béton a été évaluée à l’aide de cylindres de 75 mm et de 100 mm de diamètre et de cubes de 75 mm de côté. Ces formes de spécimens et leurs dimensions ont été choisies afin d’obtenir des données pertinentes vis-à-vis des normes actuelles et de celles à venir.

3.3.3 Essais de résistance à la flexion

Les essais de flexion ont été réalisés sur des prismes de 50 x 150 x 400 mm selon la norme ASTM C1609 (ASTM International, 2012) modifiée pour caractériser des spécimens de dimensions plus adaptées au BFUP. Dans ces essais les charges sont appliquées en deux points aux tiers de la portée des spécimens et la flèche est mesurée au centre des spécimens à l’aide de 2 capteurs LVDT. La Figure 3.5a illustre la configuration de l’essai et la Figure 3.5b montre un exemple d’essai réalisé au laboratoire. Le montage utilisé pour la norme ASTM C1609 diffère de celui de la norme ASTM C78 de par les conditions d’appuis, qui doivent être des rouleaux pour lesquels la rotation autour de leur axe est permise. La largeur des spécimens testés est de 150 mm, la longueur est de 400 mm et l’épaisseur des spécimens est de 50 mm. Les rouleaux sont installés de manière à libérer les déplacements dans l’axe horizontal, pour permettre l’application des méthodes de calculs inverses à ces essais.

(a) Schéma du montage (b) Photographie du montage Figure 3.5: Montage d’essai de flexion