CHAPITRE III : CARACTERISATION MECANIQUE ET HYDRIQUE
III.4 Essai de retrait empêché par anneau
III.4.3 Evaluation de la sensibilité à la fissuration de retrait selon la norme ASTM C1581-04
Selon la norme ASTM C1581-04, à partir des résultats issus des essais de retrait empêché par anneau, la sensibilité à la fissuration de retrait du composite peut être évalué en se basant sur les paramètres principaux suivants :
- le taux de contrainte q qui traduit la cinétique du développement de la contrainte de traction dans le matériau jusqu’à la fissuration. Il est déterminé par l’équation (3.3) :
r moy t G q 2 .
α
= (MPa/jour) (3.3) où :tr est le temps écoulé à la fissuration,
G est une constante qui, pour la géométrie des moules utilisés, vaut 72,2 GPa,
αmoy est la valeur absolue de la moyenne des facteurs taux de déformation. Le facteur taux de
Chapitre III : Caractérisation mécanique et hydrique
k t
net =α +
ε (m/m) (3.4)
L’origine du temps écoulé correspond au démoulage et ce temps est exprimé en jour. La déformation nette (εnet)est la déformation mesurée moins la déformation initiale (déformation au
démoulage, un jour après le coulage). Cette déformation doit être exprimée en m/m et k est une constante de régression.
- le taux de contrainte moyenne S qui est la moyenne des taux de contrainte q. La sensibilité à la fissuration est alors établie conformément au Tableau III-8 :
Temps net de fissuration tr (jours) Taux de contrainte moyenne S (MPa/jour) Sensibilité à la fissuration 0 < tr≤ 7 S ≥ 0,34 Elevée 7 < tr≤ 14 0,17 ≤ S < 0,34 Modérée-Elevée 14 < tr≤ 28 0,10 ≤ S < 0,17 Modérée-Faible tr > 28 S < 0,10 Faible
Tableau III-8 : Critères permettant de classifier la sensibilité à la fissuration de retrait (ASTM C1581-04)
En se basant sur les résultats présentés sur les Figures B-6 à B-10 dans l’annexe B, on peut déterminer le taux de contrainte moyen S et le temps net de fissuration tr des compositions
étudiées. Les résultats obtenus sont regroupés dans le Tableau III-9.
Paramètres M0C0F M0C40F M20C40F M30C0F M30C40F |αmoy| (m/m/jour0.5) 2,5*10-5 2,0*10-5 1,8*10-5 1,6*10-5 1,3*10-5 S (MPa/jour) 0,377 0,228 0,187 0,161 0,117 tr (jours) 5,75 10,0 12,0 12,8 16 Sensibilité à la fissuration Elevée Modérée- Elevée Modérée- Elevée Modérée- Elevée Modérée- Faible
Tableau III-9 : Evaluation de la sensibilité à la fissuration de retrait des compositions étudiées selon la norme ASTM C1581-04
Les résultats montrent que le mortier de référence M0C0F a une sensibilité élevée à la fissuration de retrait. L’effet de granulats caoutchouc, de fibres et de surtout l’association granulats caoutchouc-renfort par des fibres permet de diminuer cette caractéristique. En particulier dans le cas M30C40F, la sensibilité est modérée- faible. En outre, on constate que le taux de
Chapitre III : Caractérisation mécanique et hydrique
contrainte moyen (S) diminue significativement en présence des granulats caoutchouc. Ce résultat est encore une fois une preuve du fait que la présence des granulats caoutchouc autorise la relaxation des contraintes, ce qui contribue à retarder l’échéance de la fissuration.
III.5 Conclusion
Les essais mécaniques et hydriques étudiés dans ce chapitre ont permis de mettre en évidence l’effet des granulats caoutchouc, des fibres et en particulier l’association granulats caoutchouc- renfort par des fibres sur le comportement du composite. On peut donc tirer les conclusions principales suivantes :
¾ Aspect mécanique
L’incorporation des granulats caoutchouc dans une matrice cimentaire est préjudiciable vis-à-vis de ses caractéristiques mécaniques. En particulier, on note une baisse de la résistance en compression et en traction et du module d’élasticité.
Les essais de traction directe asservis en déplacement sur des éprouvettes entaillées montrent que l’incorporation des granulats caoutchouc confère au composite un gain en capacité de déformation avant localisation de la macro-fissuration. Ce gain est d’autant plus important que le dosage en granulats caoutchouc augmente. Cette meilleure capacité de déformation peut être expliquée par l’influence des granulats caoutchouc sur la cinétique de fissuration du composite. Nous pensons que les granulats caoutchouc se comportent comme de véritables stoppeurs de micro-fissures. Lorsqu’une micro-fissure débouche sur un granulat caoutchouc, il en résulte une relaxation de contraintes qui permet d’empêcher ou de retarder sa propagation.
En ce qui concerne le renforcement par des fibres, les résultats obtenus montrent qu’avant la fissuration, les fibres n’ont pas d’effet significatif sur les caractéristiques mécaniques. Après la fissuration, les avantages traditionnellement attendus d’un renfort par des fibres ne sont pas remis en cause par la présence des granulats caoutchouc
En ce qui concerne l’association granulats caoutchouc-renfort par des fibres, l’ensemble des résultats montre qu’avant la fissuration, le renfort par des fibres ne contrarie pas les effets attendus des granulats caoutchouc sur la capacité de déformation. Après la fissuration, la présence des granulats caoutchouc n’influence pas la capacité des fibres à transférer des contraintes à travers la fissure. La synergie
Chapitre III : Caractérisation mécanique et hydrique
de cette association est une solution pour concevoir un composite cimentaire d’un intérêt majeur dans tous les cas où la résistance à la fissuration est une priorité.
¾ Aspect hydrique
Les résultats obtenus par les essais de retrait libres ont montré que les variations dimensionnelles de retrait des compositions incorporant des granulats caoutchouc sont plus élevées que celles mesurées sur le mortier de référence. Cette augmentation des déformations de retrait est d’autant plus importante que le dosage en granulats caoutchouc augmente.
L’influence des fibres sur les variations dimensionnelles de retrait est insignifiante. Les essais de retrait empêché à l’anneau montrent que la capacité de déformation,
améliorée par la présence des granulats caoutchouc, rend le matériau moins sensible aux variations dimensionnelles de retrait.
Les essais de retrait empêché à l’anneau ont permis de montrer que l’effet des fibres sur la maîtrise de l’ouverture de fissure ne change pas en présence de granulats caoutchouc. En revanche, il apparaît une bonne synergie de l’association granulats caoutchouc-renfort par des fibres qui permet de retarder et de limiter la fissuration de retrait.
L’ensemble des résultats montre que les avantages traditionnellement attendus d’un renfort par des fibres ne contrarient pas l’effet des granulats caoutchouc sur la capacité de déformation. En revanche, le composite obtenu présente le double avantage de conserver les intérêts dus à l’incorporation de granulats caoutchouc et ceux dus au renfort par des fibres. Une bonne synergie entre les granulats caoutchouc et les fibres a été bien montrée. L’association granulats caoutchouc- renfort par des fibres s’avère être une solution prometteuse, notamment dans les cas où la résistance à la fissuration est une priorité.
Pour confirmer cette tendance, en se basant sur les résultats obtenus dans ce chapitre, cinq compositions M0C0F, M0C40F, M20C40F, M30C0F et M30C40F sont choisis comme matériau de rechargement dans le cas de réparation par rechargement mince adhérent à base cimentaire. L’étude du comportement structural des réparations avec ces différents matériaux de rechargements précités sous sollicitations monotones et de fatigue fait l’objet principal du chapitre suivant.