Propriétés mécaniques

Lors de chacune des gâchées de béton, des éprouvettes ont été fabriquées afin de déterminer les propriétés mécaniques des matériaux. Les essais de résistance à la compression et la mesure du module d'élasticité du béton sont effectués sur des cylindres de béton de 100 x 200 mm afin d'observer l'influence du dosage en agent expansif et du type de mûrissement sur ces propriétés. Les dosages à l'étude sont de 5, 10 et 15 % en remplacement du ciment de type 10 selon un mûrissement en immersion dans l'eau saturée de chaux, dans l'air saturé à 100 % d'humidité relative ou sous une toile géotextile humide. Ces essais sont tous effectués après un mûrissement humide de 28 jours, dans l'eau saturée en chaux ou dans l'air à 100 % d'humidité relative, ou après un séchage dans l'air à 50 % d'humidité relative. Le tableau 4.1 résume les résultats obtenus.

Tableau 4.1 - Résistance à la compression et module d'élasticité

Mélange Type de mûrissement _{(Durée en jours)} Résistance à la Module ion d'élasticité (MPa) compress (MPa) BRC-C-5-1-test Air 100 % H.R. ₍₂₈₎ 48,3 (2 41 633 (2) BRC-C-10-1-test Air 100 % HR. (28) 52,6 34 365 (2) BRC-C-10-2-test Air 100 % H.R. (28)

Eau saturée en chaux (28) 46,9 48,1 31054(2) 28 072 (2) BRC-C-15-1-test Air 100 % HR. ₍₂₈₎ 48,4 33 565 (2) BO-Support-1 Air 100 % H.R. (28) Air 100 % HR. + Air 50 % H.R. (3 + 25) 40,4 40,6 27 823 (2) 29 644 (2) Air 100 % H.R. (28) BRC-C-10-1 Air 100 % HR. + Air 50 % H.R. (3 + 25)

Eau sat. chaux + Air 50 % H.R. (3 + 25)

Géotextile hum. + Air 50 % H.R. (3 + 25) 41,1 38,8 42,3 ( 41,8 25 343 (2) 24 315(2) 28 734 (2) 24 174(2) (1) Moyenne de trois (3) éprouvettes.

(2) Moyenne de deux (2) éprouvettes.

Effet du dosage en agent expansif

Les résultats sur les séries BRC-C-test montrent que le dosage en agent expansif n'influence pas la résistance à la compression du béton. En effet, les résistances mesurées pour les dosages de 5, 10 et 15 % d'agent expansif, respectivement de 48,3, 49,8 (moyenne des mélanges 1 et 2) et 48,4 MPa, montrent un coefficient de variation de 1,7 %. La norme ASTM C39 spécifie que les résultats d'un même mélange exécuté par un même opérateur doivent respecter un coefficient de variation maximal de 2,37 % pour être considérés représentatifs. Par extension,

les résultats obtenus sur les mélanges fabriqués avec les trois dosages d'AEC peuvent être considérés représentatifs d'un même mélange. D'un autre côté, la résistance à la compression du mélange BO-Support-1, ne contenant pas d'agent expansif, est de 40,4 MPa. Avec l'ajout d'agent expansif dans le béton, pour les dosages utilisés, la résistance à la compression montre une augmentation de l'ordre de 20 %. Dans le cas particuUer des mélanges BRC-C-10-test-l et BRC-C-10-test-2, la résistance en compression passe de 52,6 MPa pour le premier à 46,9 MPa pour le second. Cette réduction de la résistance en compression est cohérente avec l'augmentation de la teneur en air. Klieger (1952 et 1956), ainsi que Whiting et Stark (1983), ont entre autres démontré que chaque pourcent d'air supplémentaire dans un mélange de béton peut faire diminuer sa résistance en compression de 2 à 6 %.

En ce qui concerne le module d'élasticité du béton, les résultats obtenus montrent une grande variabilité. Le module d'élasticité mesuré sur le BO-Support-1 est de 27,8 GPa, alors que ceux mesurés pour les BRC-C-test sont de 41,6, 32,7 (moyenne des mélange 1 et 2) et 33,6 GPa pour les dosages de 5, 10 et 15 % respectivement. Ainsi, l'ajout d'agent expansif provoque une augmentation du module d'élasticité du béton de l'ordre de 30 % en moyenne, bien que l'augmentation ne soit pas proportionnelle au dosage en agent expansif.

Effet du type de mûrissement

Les résultats de la série BRC-C-10-test, contenant 10 % d'agent expansif, montrent l'influence du type de mûrissement humide durant 28 jours sur la résistance à la compression et le module d'élasticité du béton. Les éprouvettes mûries dans l'eau saturée de chaux ont une résistance à la compression moyenne de 48,1 MPa contre 46,1 MPa pour les éprouvettes mûries dans l'air à 100 % d'humidité relative. Le coefficient de variation est donc de 1,8 %, soit plus petit que la limite maximale de 2,37 % citée dans la norme ASTM C39 pour considérer les résultats comme étant du même ordre. Les résultats indiquent tout de même une tendance à une légère augmentation de la résistance à la compression (de l'ordre de 2,6 %) lorsque le mûrissement est effectué en immersion dans l'eau saturée de chaux.

La même série d'échantillons montre que le module d'élasticité est de 28,1 GPa pour les éprouvettes mûries dans l'eau saturée de chaux et de 31,0 GPa pour celles mûries dans l'air à 100 % d'humidité relative. Ainsi, le module d'élasticité est supérieur de l'ordre de 10 % lorsque le mûrissement est effectué dans l'air saturé à 100 % d'humidité relative par rapport

au mûrissement dans l'eau saturée en chaux. Théoriquement, le module d'élasticité devrait être proportionnel à la résistance à la compression.

La série BRC-C-10-1 présente les résultats d'essais à l'âge de 28 jours pour un dosage en agent expansif de 10 % et trois modes de mûrissement humide : dans l'air à 100 % d'humidité relative, dans l'eau saturée en chaux et sous une toile géotextile humide. Les éprouvettes ont ainsi subi un mûrissement humide de 3 jours, puis un séchage de 25 jours dans l'air à 50 % d'humidité relative.

Dans ces conditions, les résistances à la compression mesurées sont de 38,8, 43,2 et 41,8 MPa pour les mûrissements humides dans l'air, dans l'eau et sous géotextile respectivement. Ces résultats montrent que le mûrissement dans l'eau et sous un géotextile humide permettent d'obtenir une résistance à la compression plus grande de 11 et 8 %, respectivement, que le mûrissement dans l'air à 100 % d'humidité relative. Ceci montre la même tendance observée sur la série BRC-C-10-test, mais amplifiée. Ici, la plus grande différence de résistance peut être attribuable à la courte période de mûrissement humide (3 jours au heu de 28 jours). Durant une période si courte, il a été observé que les cylindres de béton dans l'air à 100 % d'humidité relative ne sont pas superficiellement saturés en eau. Ainsi, l'air humide prévient l'assèchement du béton, mais ne permet pas nécessairement un apport d'eau suffisant pour l'hydratation optimale du ciment. Même le mûrissement sous une toile géotextile humide est moins efficace, au point de vue de l'hydratation et du gain en résistance, que le mûrissement dans l'eau saturée en chaux, bien qu'il permette d'atteindre une résistance supérieure au mûrissement dans l'air à 100 % d'humidité relative.

Les mesures de module d'élasticité de la série d'éprouvettes BRC-C-10-1 montrent que le mûrissement dans l'eau saturée de chaux (28,7 GPa) permet d'obtenir un module de 19 % supérieur par rapport au mûrissement dans l'air à 100 % d'humidité relative (24,3 GPa) ou sous une toile géotextile humide (24,2 GPa). Ces résultats sont donc cohérents avec la résistance à la compression.