Influence de la formulation

Actuellement dans la littérature, il n’existe pas ou peu d’étude sur le comportement au jeune âge des bétons à base de granulats recyclés : influence du taux de saturation initial et du pourcentage de substitution sur le retrait plastique. Afin de répondre à ces questions, il existe cependant quelques études sur l’influence du taux de saturation initial sur le retrait plastique des bétons conventionnels et légers (Cortas, 2012) et sur le retrait endogène des bétons à faible rapport E/C (Grazia, 1999). Par la suite, nous allons présenter d’une part, l’effet du rapport E/C sur le retrait, et d’autre part, l’effet de la saturation initiale sur le retrait plastique des bétons avec des granulats poreux (granulats légers).

II.2.2.1 Influence du rapport E/C

Le rapport E/C constitue un paramètre majeur influençant le retrait du béton. En condition de séchage, le retrait est d’autant plus élevé que la quantité d’eau libre dans la pâte est plus grande (Acker, 2004). Par ailleurs, le retrait endogène dépend fortement du rapport E/C suite à son impact dans la diminution de l’humidité relative interne. Le retrait endogène avec un faible E/C croit plus rapidement et atteint une valeur ultime à un plus jeune âge que les bétons avec un E/C plus élevé (HUA, 1992; Holt, 2001). Au jeune âge le retrait plastique est directement lié au rapport E/C, autrement dit au taux de ressuage et d’évaporation (Almusallam et al., 1998). Plus le rapport E/C est élevé plus le ressuage est important (Figure II-19). Dans ce cas, le béton développe moins de retrait plastique parce que l’eau de ressuage à la surface du béton joue un rôle de cure.

retrait ther jumeau

ε ε

ε

ε ε ε

ε

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Figure II-19. Effet du E/C sur le taux de ressuage, (Almusallam et al., 1998).

II.2.2.2 Influence du taux de saturation au jeune âge

L’effet du taux de saturation initial sur le retrait plastique des bétons avec granulats calcaires et granulats légers est présenté sur la Figure II-20 et la Figure II-21 respectivement. De manière générale on constate que l’amplitude du retrait plastique augmente avec le taux de saturation initial. Dans cette étude, l’eau d’ajout diminue quand le taux de saturation initial augmente, afin de maintenir l’eau efficace constante (NF EN 206). Or, la diminution du rapport E/C entraîne une diminution du ressuage, donc une augmentation du retrait plastique. Ces résultats expérimentaux montrent que la pâte de ciment se structure avec un rapport E/C différent du rapport Eeff/C théorique. Autrement dit, le coefficient d’absorption à 24 heures WA₂₄ ne rend pas forcément bien compte du comportement réel des granulats poreux et de leur cinétique de saturation.

Les granulats calcaires mi-saturés n’ont pas un comportement intermédiaire entre les granulats secs et complètement saturés. Le BV0% est caractérisé par le Eajout/C le plus important, ce qui implique un taux de ressuage plus important et un retrait plastique moindre (Almusallam et al., 1998). Cependant le BV50% ne profite pas du ressuage tel que le BV0% et ni de la cure interne des granulats saturés BV100% (Cortas et al., 2014).

Par ailleurs, les bétons à base de granulats légers affichent des amplitudes de retrait plastique plus faibles (Figure II-21) que les bétons de granulats calcaires. L’auteur (Cortas, 2012) explique ce comportement par l’hypothèse que dans le cas des bétons composés de granulats légers exposés à la dessiccation, l’effet du séchage domine l’effet de la cure interne des granulats saturés. La cure interne dans le cas des bétons avec granulats légers est généralement observée dans le cas du retrait endogène (Zhutovsky et al., 2002). L’effet du taux de saturation sur les déformations plastiques n’est pas le même entre béton avec

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granulats calcaires et béton avec granulats légers. D’où l’intérêt dans la suite de notre travail d’étudier ce paramètre de la saturation initiale dans le cas des granulats recyclés qui sont plus poreux que les granulats légers.

Figure II-20. Effet du taux de saturation initial sur le retrait plastique des bétons avec granulats calcaires (Cortas, 2012).

Figure II-21. Effet du taux de saturation initial sur le retrait plastique des bétons avec granulats legers (Cortas, 2012).

II.2.3 Bilan

Le retrait plastique est défini comme étant la déformation du béton en phase plastique résultant du séchage et du retrait endogène. Il se produit en général lorsque l’eau évaporée à la surface excède l’eau de ressuage (Wittmann, 1976). Certains auteurs le considèrent comme la cause de la fissuration du béton au très jeune âge (Ravina and Shalon, 1968; Almusallam et al., 1998; Hammer et al., 2007). Dans notre étude bibliographique nous avons passé en revue les phénomènes physiques qui sont à l’origine du retrait plastique et présenté deux approches pour l’analyse de la sensibilité à la fissuration.

Dans la littérature, nous n’avons pas trouvé d’étude antérieure au projet ECOREB (Souche, 2015) portant sur l’influence des paramètres de la formulation des bétons à base de granulats recyclés sur les déformations plastiques et la sensibilité à la fissuration du béton au jeune âge. Nous avons donc présenté des résultats portant sur les granulats poreux, sachant que les GR ont une porosité très élevée. Nous avons observé que l’effet du taux de saturation initial des granulats dépend surtout des conditions de mise en œuvre, de cure (séchage/endogène) et de la nature des granulats, d’où la nécessité par la suite d’une étude expérimentale détaillée prenant en compte le paramètre : influence des graviers ou sable recyclés sur le comportement au jeune âge.

Par ailleurs, la sensibilité à la fissuration au jeune âge ne dépend pas seulement du retrait plastique mais aussi des propriétés mécaniques et du fluage/relaxation. Le tableau ci-dessous récapitule les avantages et inconvénients de chaque approche :

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Tableau II-2. Avantages et inconvénient des deux approches (couplée et découplée).

Approche découplée Approche couplée Avantages Analyse indépendante des

phénomènes

Prise en compte du couplage entre les différents paramètres. Inconvénients Difficulté à déterminer

expérimentalement le fluage au jeune âge.

Difficulté à établir le lien des causes et conséquences entre variations de la formulation et la sensibilité à la fissuration

Dans notre démarche expérimentale, nous appliquerons les deux méthodes. De plus la méthode couplée sera associée à d’autres essais afin de déduire l’influence du fluage, de la relaxation et des couplages au jeune âge. Le retrait plastique est étudié depuis longtemps (Ravina and Shalon, 1968), mais dans la littérature on ne trouve pas de données sur influence des granulats recyclés : nous allons donc mener une étude expérimentale complète dans la suite de notre travail.

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II.3 Programme expérimental

L’étude expérimentale est axée sur deux paramètres. Le premier est le taux de saturation initial en eau (Water saturation, WS) des graviers recyclés (GR). Dans cette partie, les bétons fabriqués sont composés de sable naturel à l’état saturé surface sèche (SSS) et 0 % de sable recyclé (SR), et 100 % de gravier recyclé à différentes saturations initiales : 30, 70, 100 et 120 % de l’état SSS. Les deux rapports Eeff/Ciment étudiés correspondent à des bétons de classe C25 (Eeff/C = 0,64) et C35 (Eeff/C = 0,56). Le deuxième paramètre de cette étude est le taux de substitution des granulats naturels par des granulats recyclés (sable et gravier). Onze formulations différentes ont été mises en œuvre dans cette partie et sont récapitulées dans le Tableau II-3.

Tableau II-3. Détail des formulations des bétons étudiées.

WS (%) SR(%)-GR(%) 30 70 100 120 0 – 0 C25 et C35 0 – 30 C25 0 – 100 C25 et C35 C25 et C35 C25 et C35 C25 30 - 0 C25