Influence des cycles H/S sur les propriétés élastiques

Le suivi de l'évolution du module d'élasticité statique (Estat) en fonction du nombre de cycles H/S est

présenté sur la Figure V-14 pour les formulations dont le sol contient entre 0 et 25 % d'argile et pour

deux dosages en ciment.

Figure V-14Evolution du module d'élasticité statique relatif en fonction du nombre de cycles H/S :

a) « accélérés » et b) « longs ».

a)

)

b)

)

165

Les résultats sont présentés sous la forme d'Estat (relatif) qui correspond au module d'élasticité

statique normalisé par rapport à sa valeur initiale (180 jours de cure endogène). Les résultats

montrent une diminution importante de la rigidité du matériau en fonction des cycles H/S, qui selon

certains travaux de recherche peut être attribuée à une microfissuration du matériau (Le Kouby et

Guimond-barrett 2015), et a une décohésion des grains de sable. Le module d'élasticité statique

(E stat) chute par rapport à la valeur initiale (180 jours de cure endogène) de 13 à 50 % après 6

cycles H/S "accélérés" et de 40 à 90 % après 6 cycles H/S "longs". La diminution du module

d'élasticité est d'autant plus importante que le dosage en ciment est faible (200 kg/m

³

) et que la

teneur en argile est élevée (25 %). Pour les cycles H/S "accélérés", le module d'élasticité se stabilise

entre 6 et 24 cycles pour les formulations sans argile (K0C200 et K0C300), diminue légèrement pour

les formulations avec une quantité d'argile modérée (K10C200 et K10C300) et diminue encore

considérablement pour les formulations avec une quantité d'argile importante (K25C200 et

K25C300). Les différentes formulations ne conservent alors que 27 à 67 % de leur module d'élasticité

statique initial au terme des 24 cycles H/S "accélérés".

La Figure V-15 présente la valeur du module d'élasticité obtenue par instrumentation avec des jauges

de déformation (Estat) en fonction du module d'élasticité déterminé par mesure non-destructive

(Edyn). Sur cette figure, le module d'élasticité dynamique est calculé à partir de la valeur initiale du

coefficient de Poisson (obtenue après 180 jours de cure endogène). Les résultats montrent que la

valeur d'Edyn est 24 % supérieure à celle d'Estat (K10C200, K10C300, et K0C200 essentiellement).

Ceci est quatre fois plus élevé que lorsque le matériau est sain car la dégradation périphérique des

éprouvettes de béton de sol amplifie la chute du module d'élasticité statique. Les jauges de

déformation sont effectivement collées sur la partie altérée du matériau par l'intermédiaire d'une

couche de résine (Figure V-5), alors que les ondes P traversent le cœur encore intact des éprouvettes

compte tenu du caractère hétérogène de la dégradation en fonction des cycles H/S.

Figure V-15Comparaison entre le module statique et dynamique après endommagement du

matériau par les cycles H/S "accélérés" et "longs".

Le coefficient de Poisson est surtout utilisé en analyse numérique pour évaluer la stabilité ou le

tassement d’ouvrages réalisés par Deep Mixing lorsque le matériau est sain (Pagán-Ortiz, 2013).

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de l'endommagement. La Figure V-16 montre ainsi l'influence des cycles H/S sur la valeur du

coefficient de Poisson. Après 180 jours de cure endogène (0 cycle H/S), le coefficient de Poisson

augmente proportionnellement avec la teneur en argile. Cette tendance s'inverse clairement au fur

et à mesure des cycles H/S. Pour les mélanges K0, le coefficient de Poisson ne varie quasiment pas en

fonction des cycles H/S, ce qui semble confirmer que l'endommagement par fissuration est

relativement faible pour ces formulations.

Figure V-16 Evolution du coefficient du Poisson en fonction du nombre de cycles H/S "accélérés".

La chute des propriétés mécaniques observée pour les mélanges sans argile est donc plutôt associée

à une décohésion entre les grains de sable et la matrice cimentaire (matériau plus friable suite aux

essais en compression). Pour les formulations K10 et K25, le coefficient de Poisson chute

respectivement de 36 % et de 57 % après 24 cycles H/S "accélérés". Cette diminution est liée à une

fissuration plus importante du matériau en présence d'argile à cause du retrait de dessiccation. La

réduction du coefficient de Poisson reflète en effet une augmentation de la porosité de fissure au fil

des cycles H/S à l'origine d'une moins grande déformation latérale. Lors de l'essai en compression, la

déformation dans la direction perpendiculaire au chargement est à un faible niveau de chargement

mécanique (1,5 MPa) atténuée par la fermeture des microfissures engendrées par les cycles H/S.

Le coefficient de Poisson diminue d'ailleurs linéairement avec l'endommagement par les cycles H/S

comme le montre l'équation 60 :

ν = - 0,147 × (Edyn0 - Edyn)/Edyn0 + 0,264 r² = 0,85 (60)

L'endommagement est défini ici comme le rapport de la variation du module d'élasticité dynamique

sur le module d'élasticité dynamique initial (Edyn0). La comparaison entre les courbes

contrainte-déformation obtenues lorsque le matériau est sain et celles obtenues après l'endommagement

généré par les cycles H/S "accélérés" (CA) et "longs" (CL) est également proposée sur la Figure V-17.

Outre les différences en matière de résistance mécanique et de module d'élasticité statique (axial),

ce type de graphique souligne un changement de comportement entre avant et après les cycles H/S.

Lorsque la cure est endogène (endo), le comportement du matériau est entièrement contractant

(déformation volumique en contraction). Cependant, après une exposition aux cycles H/S, le

comportement du matériau est dans un premier temps contractant puis présente une phase de

dilatance au-delà de 70 à 90 % de la résistance à la rupture. Ce seuil de dilatance est visible sur les

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courbes contrainte-déformation volumiques, et correspond au chargement mécanique à partir

duquel une fissuration non-stable a lieu au sein des éprouvettes.

Figure V-17Courbes contrainte-déformation avant (endo) et après les cycles H/S "accélérés" (CA) et

"longs" (CL) : déformation axiale (axial), latérale (lat) et volumique (vol).

Pour les formulations K0C200, K25C200, K25C300, ce changement de comportement peut se

manifester à des niveaux de contrainte beaucoup plus faibles (0,2 à 0,5fc), ce qui confirme le plus

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grand endommagement de ces bétons de sol. La pente de déformation latérale semble par ailleurs

moins affectée par les cycles, hormis pour les formulations dont le sol contient 25 % d'argile après 24

cycles "accélérés" (Figure V-17.a et b).

Dans le document Comportement thermo-hydro-mécanique et durabilité des bétons de sol : influence des paramètres de formulation et conditions d'exposition. (Page 165-169)