Intervalles de valeurs de force : dispersion et asymétrie

Le Tableau 30 et la Figure 109 représentent les distributions des valeurs de force obtenues par les essais de décoffrage avec préfissuration pour les différentes solutions de coffrage.

Tableau 30 : Valeurs caractéristiques de la distribution des valeurs de force pour les différents types de coffrage

F17 R F17 O F17 M F17 I C20C27 1^e Quart. (Q1) 109 27 97 83 Minimum 29 11 60 38 Médiane 146 46 113 95 Moyenne 145 46 25 108 98 Maximum 259 115 133 151 3^e Quart. (Q3) 173 60 125 112

Figure 109 : Diagrammes en boîte des distributions de valeurs de force obtenues par essais de décoffrage avec préfissuration pour différents types de coffrage

5.1.1 Caractéristiques des distributions de forces selon les solutions coffrantes

D’après le Tableau 30 et la Figure 109, la solution de coffrage F17 R présente une distribution des valeurs de force la plus dispersée et la solution F17 I la moins dispersée. Les distributions des valeurs de force des solutions F17 O et F17 I auraient tendance à être plus asymétriques que celles des solutions F17 R et C20C27. Cette asymétrie indique qu’il y aurait une tendance à la concentration de valeurs plus basses dans la distribution avec l’huile et à la concentration de valeurs plus hautes dans la distribution avec le polissage intermédiaire. Le polissage miroir permet d’obtenir les valeurs de force les plus faibles. Rappelons qu’une seule valeur de force a pu être enregistrée à 25 N, les autres valeurs étant trop faibles (de l’ordre de 10 N) pour être prises en compte au regard de la précision de mesure.

Une dispersion des valeurs de force au décoffrage existe quelle que soit la solution coffrante. Elle est mise en évidence par l’étendue entre les valeurs de force minimale et maximale. La dispersion la plus importante se retrouve pour une surface de référence F17. En effet, l’étendue des valeurs de force vaut 231 N, écart entre la valeur maximale atteinte de 259 N à la valeur minimale de 29 N. La

0 50 100 150 200 250 300 F17 R F17 O F17 M F17 I C20C27 Fo rce ( N ) Type de coffrage

dispersion la moins importante est obtenue pour la solution de coffrage F17 I, l’étendue vaut 73 N. Pour les deux autres solutions, la dispersion est moins importante dans le cas d’un coffrage huilé F17 O que dans le cas d’un coffrage revêtu C20C27 : l’étendue vaut 104 N et 113 N respectivement. La dispersion moins importante d’un coffrage F17 I peut être expliquée par le caractère manufacturé en laboratoire de la surface.

Cette dispersion de la distribution se retrouve au niveau de l’écart interquartile (Figure 109). Cet écart est le plus important pour la solution F17 R et le plus faible pour la solution F17 I : 65 N et 28 N respectivement. L’écart interquartile est plus élevé pour F17 O que pour C20C27, très proche de F17 I : 33 N et 29 N respectivement.

De plus, une forte asymétrie de la distribution des valeurs de force est constatée pour les solutions F17 O et F17 I. En effet, 75 % des valeurs de force sont comprises entre 11 N et 60 N, valeur du 3^e quartile, dans le cas de la solution F17 O. Dans le cas de la solution F17 I, 75 % des valeurs sont comprises entre 97 N, valeur du 1^e quartile, et 133 N. Pour la solution F17 O, les valeurs de force ont donc tendance à être parmi des valeurs de force les plus faibles. Pour la solution F17 I, les valeurs de force tendent à être parmi des valeurs de force les plus élevées. Dans le cas des solutions F17 R et C20C27, les écarts entre la valeur de force maximale et celle de Q3 et l’écart entre Q1 et la valeur de force minimale sont quasiment égaux. En effet, respectivement pour F17 R et C20C27, ces écarts valent : (max – Q3) = 86 N pour F17 et 39 N pour C20C27, (Q1 – min) = 80 N pour F17 et 46 N pour C20C27.

L’asymétrie est également observable par le positionnement de la valeur de force médiane par rapport aux valeurs de force des 1^er et 3^e quartiles ainsi que par le positionnement relatif de la valeur de force moyenne par rapport à la valeur de force médiane. Pour les solutions F17 R ; F17 O et F17 I, la valeur de force médiane est plus proche de la valeur de force du 3^e quartile que de celle du 1^er ; alors qu’elle est plus éloignée pour C20C27. La valeur de force médiane et la valeur moyenne de force sont quasiment confondues pour les deux solutions F17 R et C20C27 : 146 N et 145 N pour F17 R, et 95 N et 98 N pour C20C27, et égales pour F17 O : 46 N. Elles sont plus éloignées pour F17 I : 113 N et 108 N.

5.1.2 Impact de la modification de la surface coffrante

Le polissage miroir provoque une forte réduction des efforts de décoffrage telle qu’il n’a pu être relevé qu’une valeur de force, égale à 25 N. Il s’agirait de la solution de coffrage la plus efficace pour réduire les forces de décoffrage, devant l’huile de décoffrage.

D’après la Figure 109, l’application de l’huile sur la surface coffrage F17 R, comme le polissage intermédiaire (F17 I) ou l’application d’un revêtement C20C27, tend à réduire les forces de décoffrage relativement à une surface F17 R. En effet, les valeurs de force médiane et moyenne de la surface F17 sont supérieures à celles des autres solutions de coffrage. Cependant, un chevauchement des distributions des valeurs de force entre les surfaces F17 R, F17 O, F17 I et C20C27 est constaté.

L’application de l’huile diminue fortement les valeurs de force relativement à une surface F17 R. En effet, la moitié de l’ensemble des forces, qui se concentre autour des forces moyenne et médiane, est comprise dans l’intervalle 27 N -60 N, alors qu’elle est dans l’intervalle 109 N -173 N dans le cas

d’une surface de référence. De plus, dans le cas d’une surface F17 O, 75 % des valeurs de force sont comprises entre 11 N et 60 N (Q3-min) alors que 75 % des valeurs de force pour la surface F17 R sont comprises entre 109 N et 259 N (max – Q1).

Le polissage intermédiaire aurait tendance à diminuer la force au décoffrage relativement à une surface F17 R, mais de façon moins nette que l’application de l’huile. En effet, 50% de la totalité des forces, regroupés autour des forces moyenne et médiane, sont incluses dans l’intervalle 97 N -125 N, alors qu’elles sont comprises dans l’intervalle 109 N -173 N pour la surface F17 R et 27 N -60 N pour la surface F17 O. En outre, 100 % des valeurs de force sont comprises entre 60 N et 133 N pour une surface F17 I alors que la moitié des valeurs de force d’une surface F17 R sont incluses dans l’intervalle de force 146 – 259 N (max-médiane).

Le revêtement C20C27 tend à produire un effet de réduction des forces de décoffrage proche de celui du polissage intermédiaire. Effectivement, 50% de l’intégralité des forces, concentrés autour des forces médiane et moyenne, sont dans l’intervalle de valeur 83N – 112 N.

Il peut être noté que ni le polissage intermédiaire ni le revêtement C20C27 ne permettent de réduire les forces de décoffrage de manière aussi significative que l’huile, ou même que le polissage miroir.

Spitz et al.³⁵ ont étudié l’adhérence entre quatre surfaces de coffrage : un acier bas carbone, un revêtement en alliage zinc / aluminium (Zn / Al) sur l’acier, un revêtement en polytétrafluoroéthylène (PTFE) et un revêtement polymère de composition inconnue. Ils ont déterminé la contrainte entre le béton et ces différentes surfaces de coffrage. Afin de comparer les performances des surfaces coffrantes étudiées avec les résultats de la littérature, les contraintes sont évaluées en retenant la force moyenne obtenue au décoffrage et la surface de contact coffrage/pâte de ciment (Tableau 31).

Tableau 31 : Forces et Contraintes au décoffrage pour différents types de surfaces coffrantes

Force (N) Contrainte (MPa) F17 R 145 ± 47 0.27 ± 0.09

F17 O 46 ± 24 0.09 ± 0.04

F17 M 25 ± 20 Entre 0.01 et 0.08

F17 I 108 ± 22 0.20 ± 0.04

C20C27 98 ± 24 0.18 ± 0.04

Spitz et al. ³⁵ ont évalué également les énergies de surface des deux revêtements de coffrage PP et PTFE. Les plus faibles énergies de surfaces ont été relevées pour les surfaces revêtues. En effet, les surfaces en polymères PP et PTFE présentaient des énergies de surface de 8.5 mN/m, 12 mN/m et les surfaces métalliques acier bas carbone et Zn/Al de 15.6 mN/m et 20.6 mN/m. Pour les surfaces revêtues, les contraintes au décoffrage n’ont pas été les plus faibles enregistrées. Ils ont mis en évidence une prédominance de l’effet de l’adhésion capillaire entre les surfaces plus lisses et hydrophobes. Ceci explique que les forces de séparation aient été plus élevées pour ces surfaces alors qu’elles étaient moins adhérentes au béton comme en témoignent leur analyse des surfaces de coffrage après décoffrage.

Mazkewitsch et Jaworski²⁹⁰ ont obtenu des contraintes d’adhérence entre un mortier et un coffrage métallique. Les valeurs des paramètres de rugosité de l’acier n’ont pas été précisées, les auteurs ont indiqué qu’il s’agissait d’un coffrage du commerce. Les contraintes, évaluées à l’âge de 1 jour, ont atteint 0,185 MPa sans agent de décoffrage, 0.047 MPa avec agent de décoffrage, 0.021 MPa pour un coffrage plastique avec fibres de verre et 0.009 MPa pour un coffrage en plastique contenant du fluor. Leurs valeurs de contraintes obtenues sans agent de décoffrage sont du même ordre de grandeur que les contraintes relevées pour les surfaces de référence F17 R, F17 I et C20C27. La réduction des contraintes observées dans le cas de l’utilisation d’huile de décoffrage a été constatée dans leur étude²⁹⁰, avec une contrainte relativement proche de celle de ce travail (0.09 ±

0.04 MPa). Pour l’état miroir, les contraintes les plus faibles (0.01 MPa) sont proches de celles relevées par Mazkewitsch et Jaworski²⁹⁰ pour un coffrage plastiques avec fluor (0.009 MPa).