Paramètres affectant le retrait plastique et la fissuration

2.4.1 Le tassement

Le tassement en phase plastique du béton est le résultat de la consolidation du matériau par effet de la gravité. Les grains solides se déplacent vers le bas et les bulles d’air remontent vers le haut. Au

cours de cette consolidation, l'eau est contrainte de percoler vers la surface. Il se forme alors une couche d'eau, appelée eau de ressuage comme illustré dans la Figure 1-15. A ce moment, le squelette granulaire supporte son propre poids, aucune variation de pression dans les pores ne se produit. La pression est ici égale à la pression hydrostatique.

Figure 1-15: (a) Etat initial et (b) consolidation du béton

Il existe des techniques de mesures du tassement, ces essais, ont en commun l’utilisation position d’un « flotteur » sur la surface du matériau, ce flotteur étant équipé pour la mesure du tassement. Par exemple la méthode dite « float method » fut proposée par Powers [63]. Le flotteur est dans ce cas un disque plat de 13 mm de diamètre et 3 mm d’épaisseur en bakélite (Figure 1-16). Ce flotteur est surmonté d’un mât. L’altitude du sommet de ce mât est estimée avec une lunette optique.

Figure 1-16: Dispositif de Powers [63].

Powers (1968) [63] a utilisé le même appareillage pour les coulis, pour les mortiers ainsi que pour des bétons. Cette méthode de mesure ne semble pas présenter de défauts majeurs. Elle est cependant assez sensible aux vibrations extérieures. L’étude préalable de la conception du flotteur est indispensable. En effet, ce flotteur ne doit pas modifier la forme de la surface solide et doit la suivre parfaitement dans sa descente.

2.4.2 Le volume de ressuage

Une fois le béton mis en place dans son coffrage, une pellicule d’eau claire apparaît progressivement à sa surface résultante du tassement, ce phénomène est appelé ressuage (Figure 1-17).

Figure 1-17: Exemple de ressuage du béton.

En fait, pendant la période dormante du béton, les particules solides qui sont plus denses que l’eau, sédimentent. La sédimentation des grains est très lente, par conséquent le débit d’eau exsudée est modeste. Selon les conditions météorologiques, une compétition entre le débit d’eau ressuée et le débit d’eau évaporée a lieu [63-64]. Si ce dernier est plus faible, le phénomène de ressuage est visible. Le tassement se poursuivra jusqu'à ce que le béton commence à durcir ou lorsque les particules deviennent verrouillées mécaniquement et peut donc se tasser plus loin. Le tassement s’arrête normalement que la rigidité du béton commence à se développer, ainsi le ressuage s'arrête généralement avec le début de la prise du béton. Le phénomène de ressuage est probablement la raison la plus importante pour laquelle le risque de fissures de retrait plastique ne peut pas être lié uniquement au taux d’évaporation.

Le volume de ressuage peut être mesuré sur site ou en laboratoire. Un petit récipient avec un diamètre compris entre 100 mm et 150 mm et une profondeur d'environ 20 mm de plus que l'élément en béton à couler spécifique serait suffisant. L'échantillon doit être rempli et consolidé à la même profondeur que l'élément en béton spécifique. L'échantillon doit être pesé directement après la consolidation à l'aide d'une échelle précise. Un couvercle doit être placé fermement sur le récipient pour éviter l'évaporation et laissé au repos jusqu'à ce que le béton atteigne le temps de prise initiale. Après la prise initiale du béton, l'eau doit être éliminée de la surface en inclinant légèrement de spécimen et l'extraction de l'eau avec une ampoule. Le spécimen sans eau de ressuage doit ensuite être repesé. Le volume de ressuage peut alors être calculé selon l'équation suivante:

()*+,--+./ 010203!45_6013!4

7 ^{[Eq. 1-3]}

Avec 898:8; ^{est la masse en kg, juste après la consolidation,} <89 ^{est la masse en kg après que}

l'eau de ressuage ait été éliminée et A la surface de l'éprouvette en m².

Le comportement du béton vis-à-vis du ressuage dépend de plusieurs paramètres dont, La teneur en eau du béton, la taille des particules des agrégats et leur distribution, la teneur en fillers et fines, le type et teneur en ciment, le temps de prise du béton ainsi que la profondeur de l'élément en béton.

2.4.3 Le taux d’évaporation

Les fissures de retrait plastique se produisent lorsque la surface de béton sèche très rapidement et se rétrécit avant que le béton puisse atteindre une résistance de traction suffisante pour résister à la fissuration. Lorsque les conditions ambiantes et les températures en béton se combinent pour produire les conditions qui entraîne un taux d'évaporation élevé, les risques de séchage de la surface prématurément et augmente la formation des fissures de retrait. Le diagramme représenté sur la Figure 1-18 est une méthode couramment utilisée pour estimer les taux d'évaporation. Ce

diagramme a été publié par le National Ready Mixed Concrete Association en 1960. Dans ce diagramme, les flèches montrent un exemple d'une journée où la température de l'air ambiant est de 80°F (27°C), l'humidité relative est de 50%, la température du béton est de 87°F (31°C), et la vitesse du vent est 12 mph (19km/h). Le taux d'évaporation résultant est d'environ 0,25lb/ft2/h (1,2kg/m²/h).

Figure 1-18: Graphique pour l'estimation de la vitesse d'évaporation de l'eau à partir d'une surface de béton. Les flèches montrent un exemple pour une journée où la température de l'air ambiant est de 80°F (27°C), l'humidité relative est de 50%, la température du béton est de 87°F (31°C), et la vitesse du vent est 12 mph (19 km /h). Le

taux d'évaporation résultant est d'environ 1,2 kg/m2/h [168]

Le taux d’évaporation peut également être estimé par les équations suivantes de l’ACI 1998. Ces équations donnent des résultats presque identiques à ceux trouvés en utilisant le diagramme de la Figure 1-18. Ces équations prédisent un taux d'évaporation de 0,24lb/ft²/h (1,15kg/m²/h) pour l’exemple précédent.

=  >?^.A ,>^.A1 C 0.4( E 105F _{[Eq. 1-4]}

=  5H>? 18J.A ,H> 18J.A( C 4 E 105F _{[Eq. 1-5]}

E =taux d'évaporation, lb/ft²/h(kg/m²/h); Tc =température du béton, F (°C); Ta =température de l'air, F (°C); r =humidité relative en pourcentage V =vitesse du vent, mph(km/h).