Mesure du gonflement

Comme introduit au §4.2.1, l’essai d’arrachement selon la normeNF-EN-10080[2005] est essentiellement voué à une approche comparative. La courbe τ − s issue de cet essai ne caractérise en effet que le comportement longitudinal de l’adhérence a-b. L’analogie hy-draulique (§ 4.3.3) fournit un cadre théorique pour l’étude du comportement transversal de l’adhérence a-b et permet de prédire un déplacement radial (i.e. gonflement) des parois latérales du béton d’enrobage sous l’effet de la contrainte radiale σ exercée à l’interface a-b lors de l’arrachement de la barre.

Sur la base de mêmes éprouvettes que celles utilisées pour le montage I, un second montage (montage II) est développé dans le but de mesurer ce gonflement. Pour cela, deux capteurs de déplacement de type LVDT, disposés à l’horizontale (i.e. transversalement à l’armature, figure 8.2-a), ont été ajoutés à l’instrumentation du montage I. Concernant la position de ces LVDT, deux points particuliers ont été considérés du fait que l’éprouvette : — effectue un mouvement vertical ascendant lors de l’essai. Les LVDT doivent donc idéalement être fixés sur le bâti afin de suivre ce mouvement. Pour s’affranchir d’une éventuelle rotation due à la flexion du plateau supportant l’éprouvette, chaque LVDT a été fixé à une tige filetée reliant les plateaux du bâti (figure8.2-a) ;

SECTION 8.1 - Adaptation des grandeurs mesurées

Figure 8.1 – Conception du banc d’essai d’arrachement : a) mise en place du bâti, b) aperçu du montage I.

— est susceptible de se déplacer latéralement en bloc rigide (i.e. déplacement sans dé-formation), par exemple, pour des raisons de mise en place suite à l’application du chargement. Afin de compenser ce mouvement qui n’est pas dû au gonflement, les LVDT ont été placés en vis-à-vis, au contact de deux parois opposées du cube de béton. Ainsi, le calcul de la somme algébrique des mesures g1 et g2 renvoyées par les deux LVDT compense le déplacement δ de bloc (figure8.2-b).

En plus de ces mesures mécaniques additionnelles, une mesure acoustique en émission-réception (chapitre 2) est mise en place dans le but d’étudier l’endommagement de l’éprou-vette.

Pour cela, deux transducteurs ultrasonores d’ondes P et de fréquence centrale 54 kHz (i.e. longueur d’onde d’environ 75 à 85 mm) sont disposés en vis-à-vis sur les deux faces latérales opposées et encore libres du cube de béton (figure8.2-a).

Le signal électrique émis est produit par un générateur de fonction sous la forme d’une unique période sinusoïdale d’amplitude 10 V (amplitude maximale de l’appareil) et de fréquence 54 kHz (i.e. fréquence centrale du transducteur).

L’acquisition du signal reçu est réalisée avec un oscilloscope numérique DPO2024B dont les principales caractéristiques sont une fréquence d’échantillonnage de 1 GHz et une quantification sur 8 bits (i.e. 256 valeurs de tension). À ce stade, les transducteurs sont couplés au béton avec de la graisse et le déclenchement des captures du signal est effectué manuellement.

La figure 8.3-a représente les évolutions simultanées du gonflement (ligne pleine vio-lette, axe de gauche) et de l’effort d’arrachement (ligne pointillée bleue, axe de droite) au cours du temps de l’essai. Elle montre que :

— la rupture de l’adhérence a-b s’est produite de manière ductile suite à la ruine de l’interface a-b (i.e. pull-out, §4.2.2) ;

— le gonflement est fortement corrélé à l’effort d’arrachement ; — le gonflement maximal est de l’ordre de 0,7 mm.

Figure 8.2 – Instrumentation complémentaire de l’essai d’arrachement : a) aperçu du montage II, b) problématiques rencontrées.

La valeur maximale du gonflement mesurée semble très importante compte tenu de son origine, à savoir, la déformation du béton en traction. De plus, cette forte corrélation avec l’effort d’arrachement tout au long de l’essai, y compris après le pic, devait être questionnée.

Un mouvement des supports des LVDT fixés sur les tiges filetées du bâti a été identifié comme la cause plausible de ce biais. En effet, la légère flexion des plateaux supérieur et inférieur pourrait vraisemblablement courber les tiges filetées par les rotations d’extrémités qu’elle impose (figure8.2-b). Ce phénomène explique non seulement la valeur importante du gonflement, mais aussi la forte corrélation entre le gonflement et l’effort d’arrachement (qui traduit une réponse élastique du bâti vis-à-vis de l’effort d’arrachement qui le sollicite). Faisant suite à cette conclusion, le positionnement des supports des LVDT destinés à la mesure du gonflement a été modifié.

SECTION 8.1 - Adaptation des grandeurs mesurées

La figure 8.3-b représente l’intégralité des signaux acoustiques reçus enregistrés avant et après l’essai d’arrachement. Elle donne donc un aperçu de la forme d’onde résultant des réflexions multiples à travers le volume de l’éprouvette (y compris la zone d’ancrage de l’armature). Une analyse visuelle montre que le signal reçu a été influencé par l’en-dommagement du béton d’enrobage suite à l’application du chargement (i.e. perturbation des ondes de coda, § 2.2.4). Ce résultat confirme la capacité des méthodes acoustiques à obtenir des informations sur l’intégrité du béton dans le cadre d’un essai d’arrachement.

Faisant suite à cette première mesure acoustique, de nombreux points d’amélioration ont été mis en évidence.

En particulier, les nécessités :

— d’augmenter la sensibilité de la mesure aux phénomènes qui se produisent à l’échelle des granulats et de l’armature en rapprochant, par une augmentation de la fréquence du signal émis, la longueur d’onde (qui, pour rappel, est de 75 à 85 mm pour une émission à 54 kHz) de la taille des gros granulats du béton et du diamètre de l’ar-mature : soit 15 à 20 mm ;

— de numériser plus finement le signal reçu. La quantification sur 8 bits de l’oscilloscope numérique utilisé s’est avérée insuffisante pour avoir de la précision sur les ondes de très faible amplitude (typiquement : la première émergence du signal), et, en même temps, la capacité d’enregistrer l’intégralité des ondes d’amplitude maximale ; — de travailler à une procédure d’acquisition du signal automatisée assurant un

inter-valle de temps fixe entre deux enregistrements consécutifs.

Figure 8.3 – Résultats expérimentaux relatifs au montage II : a) mécaniques, b) acoustiques (aperçu de la coda ultrasonore).