Mat´ eriau test´ e et programme exp´ erimental

2.1.1 Formulation du b´eton test´e

La composition du b´eton test´e correspond au b´eton du projet MACENA (MAˆıtrise du Confinement d’une ENceinte en Accident). Ce b´eton est celui de la maquette d’enceinte VERCORS, construite sur le site EDF des Renardi´eres (77). Sa formulation est pr´esent´ee dans le tableau (2.1). Il sera appel´e BMacena dans le reste de l’´etude.

BMacena Unit´e Dosage

CEM I 52,5 N CE CP2 NF Gaurain kg/m³ 320 Sable 0/4 REC GSM LGP1 Varennes kg/m³ 830 Granulats 4/11 R GSM LGP1 Varennes kg/m3 445

Granulats 8/16 R Balloy kg/m3 550

SIKAPLAST techno 80 kg/m3 2,4

Eau de gˆachage kg/m3 197,6

E/C kg/m³ 0,62

Tableau 2.1 : Composition du b´eton BMacena

2.1.2 Caract´eristiques des mat´eriaux

2.1.2.1 Les granulats

Les granulats utilis´es dans ce projet proviennent de deux carri`eres. LGP1 provient de la carri´ere de Varennes et Balloy provient de la carri´ere de Balloy. Deux classes granulaires de gravillons sont utilis´ees 4/11 et 8/16. Ce sont des graviers roul´es (figure 2.1) dont la nature p´etrographique est alluvionnaire silico/calcaire. Quelque propri´et´es sont donn´ees dans le tableau 2.2.

Figure 2.1 : Les granulats BMacena Granulats 4/11 R GSM LGP1 Granulats 8/16 R Balloy Micro-deval 10,40 % 12,8 %

Masse volumique r´eelle 2,54 t/m3 2,56 t/m3

Tableau 2.2 : Caract´eristique des gravillons

La classe granulaire du sable utilis´e est 0/4. Il s’agit d’un sable roul´e (figure 2.1) dont la nature p´etrographique est alluvionnaire silico-calcaire et chailles. Quelque propri´et´es sont donn´ees dans le tableau 2.3.

Sable 0/4

Teneur en CaO 12,98 % Masse volumique r´eelle 2,59 t/m3

Silice 72 %

Tableau 2.3 : Caract´eristique du sable

N� de la Classe ^{Taille granulats} (mm) 0/4 LGP1 4/11 LGP1 8/16 Balloy ^BMacena 14 0 – 0,2 18 0,2 0,2 9 13 0,2 – 0,4 38 0,35 0,35 18 12 0,4 – 0,8 55 0,6 0,6 25 11 0,8 – 1,25 65 0,8 0,8 31 10 1,25 – 2 78 1 1 36 9 2 – 3,15 88 3 1 42 8 3,15 – 4 96 5 1 45 7 4 – 5 100 18 4 51 6 5 – 6,3 100 41 7 58 5 6,3 – 8 100 63 11 64 4 8 – 10 100 82 30 75 3 10 – 12,5 100 95 53 85 2 12,5 – 16 100 100 87 96 1 16 – 18 100 100 100 100

Tableau 2.4 : Fraction volumique de chaque classe granulaire

La courbe granulom´etrique du b´eton BMacena est ´egalement visible sur la Figure 2.2

2.1.2.2 Le ciment

Le ciment portland utilis´e est un ciment hautes performances ULTRACEM – CEMI 52,5 N CP2 NF P 15 – 318 de la cimenterie�Compagnie de ciments Belges �`a Gaurain.

2.1.2.3 Le superplastifiant

Le superplastifiant utilis´e est le � SIKAPLAST techno 80 � du fabricant SIKA. Ce produit est un superplastifiant r´educteur d’eau non chlor´e, de nouvelle g´en´eration pour b´etons prˆets `a l’emploi, destin´e aux b´etons de consistance S3/S4 avec un long maintien d’ouvrabilit´e, qui se pr´esente sous la forme d’un liquide jaune clair. Il conf`ere aux b´etons un bon maintien de rh´eologie (> 1 h 30) sans diminution des r´esistances m´ecaniques initiales.

2.1.3 M´ethode de gˆachage du b´eton et r´ealisation des ´eprouvettes

Afin de minimiser la variabilit´e induite par les fabrications successives, la totalit´e des ´eprouvettes utilis´ees pour chaque gamme de temp´erature et pour chaque type d’essai est obtenue `a partir d’une seule gˆach´ee.

Le b´eton est gˆach´e dans un malaxeur en suivant la proc´edure suivante conforme au protocole adopt´e par le laboratoire d’EdF (figure 2.3) :

� humidification du malaxeur, � introduction du sable, � introduction des gravillons, � introduction de 30 l/m3 d’eau, � malaxage pendant 30 s,

� attendre 5 minutes, � introduction du ciment, � malaxage pendant 1 minute

� introduction de l’eau restante et du superplastifiant, � malaxage pendant au moins 2 minutes

Afin de minimiser la variation des caract´eristiques du b´eton en fonction des diff´erentes gˆach´ees, en plus de la proc´edure d´ecrite ci-dessus, des pr´ecautions ont ´et´e prises :

� s´echage des granulats avant la gˆach´ee pendant 24 h `a 80 �C avec une phase de refroidissement de 24 h avant la r´ealisation de la gˆach´ee

Figure 2.3 : Vue des diff´erents ingr´edients et du malaxeur

On remplit ensuite les moules pr´ealablement huil´es en 2 couches (pour la poutre 20 x 15 x 54 cm et les ´eprouvette 11 x 22 cm) et 3 couches (pour les ´eprouvette 16 x 32 cm). En raison des valeurs d’affaissement obtenues (cf. tableau 2.8), afin d’assurer la bonne mise en place du b´eton dans les moules, chaque couche est piqu´ee au moyen d’une tige de piquage actionn´ee 25 fois par couche selon la norme NF EN 206-1. Les moules sont entrepos´es dans une salle o`u ils sont recouverts d’une bˆache en plastique. Les ´eprouvettes sont d´emoul´ees 24 h apr`es le coulage puis plong´ees et conserv´ees conserv´ees dans un bac rempli d’eau r´egul´ee `a 20�C.

7 gˆach´ees ont ´et´e r´ealis´ees pour pr´eparer les diff´erentes ´eprouvettes et le d´etail est pr´esent´e dans le tableau 2.5.

Gˆach´ee Eprouvettes^´

1 (23/07/2013) ^{Eprouvettes DCT + Flexion 3 point pour la´} temp´erature ambiante

2 (10/12/2013) Eprouvettes DCT + TPS pour la temp´erature 30^´ �C 3 (11/12/2013) Eprouvettes DCT + TPS pour la temp´erature 90^´ �C 4 (01/04/2014) Eprouvettes pour les essais de perm´eabilit´e^´ 5 (17/07/2014) Eprouvettes DCT + TPS pour la temp´erature 110^´ �C 6 (18/07/2014) Eprouvettes DCT + TPS pour la temp´erature 140^´ �C

2.1.4 programme exp´erimental

Cette ´etude consiste `a d´eterminer l’´evolution des caract´eristiques m´ecaniques et ther-miques du b´eton en fonction de la temp´erature jusqu’`a 160 �C et en fonction du degr´e de saturation en eau du b´eton entre 36 et 100 %. La temp´erature (T) est fix´ee `a cinq valeurs cibles : 30, 90, 110, 140 et 160 �C. Les cinq degr´es de saturation en eau liquide du b´eton (Sw) varient entre 36 % et 100 %. Les diff´erents degr´es de saturation en eau liquide des ´eprouvettes sont obtenus par le contrˆole de l’humidit´e relative de l’ambiance entourant les ´eprouvettes pendant leur cure.

Le programme exp´erimental peut se d´ecomposer en trois parties ind´ependantes : � Mesure des propri´et´es m´ecaniques :

L’essai DCT (Disk-shape Compact Tension) a ´et´e choisi pour d´eterminer l’´evolution de l’´energie de fissuration, du module d’´elasticit´e et de la r´esistance en traction en fonction de la temp´erature et du degr´e de saturation en eau liquide du b´eton (Sw) en raison de sa g´eom´etrie tr`es compacte.

Pour les temp´eratures inf´erieures `a 100 �C, une boite isol´ee a ´et´e fabriqu´ee et reli´ee `a une enceinte climatique afin de contrˆoler la temp´erature et l’humidit´e relative de l’air autour de l’´eprouvette au cours de l’essai.

Pour les temp´eratures sup´erieures `a 100�C, une enceinte sp´ecifique a ´et´e mise au point, permettant de maintenir au cours de l’essai la temp´erature, la pression souhait´ee et une atmosph`ere satur´ee en eau entraˆınant de tr`es faibles variations du degr´e de saturation des ´eprouvettes.

� Mesure de la perm´eabilit´e `a l’azote :

L’´evolution de la perm´eabilit´e relative `a l’azote du b´eton en fonction de la temp´erature jusqu’`a 90�C et du degr´e de saturation en eau du b´eton a ´et´e ´etudi´ee, Le principe de l’essai est d’injecter de l’azote `a l’int´erieur d’un cylindre creux en b´eton et de mesurer la perm´eabilit´e radiale de ce cylindre.

� Mesure des propi´et´es thermiques :

Pour ´evaluer les propri´et´es thermiques, la m´ethode de la Source Plane Transitoire (TPS) a ´et´e choisie. C’est une technique permettant de d´eterminer la conductivit´e thermique, la diffusivit´e thermique et d’en d´eduire la chaleur sp´ecifique. Pour les temp´eratures jusqu’`a 90 �C, les essais sont r´ealis´es `a l’int´erieur d’une enceinte climatique et pour les temp´eratures au-del`a de 100 �C les essais sont r´ealis´es `a l’int´erieur de l’enceinte sous pression.