Propriétés des matériaux

Le tableau 4-1 présente la moyenne des résultats des différents essais effectués sur le substrat à diverses échéances. Il importe également de rappeler que, comme il a été dit dans la méthodologie, les poutres ont été séparées en deux groupes, ce qui explique les 3 colonnes du tableau (une pour des échantillons soumis à une cure humide normale et 2 autres colonnes pour les cylindres entreposés avec les poutres durant les 2 cures vapeurs). Il est également possible d’ajouter que les propriétés mécaniques sont évaluées à des moments cibles dans le

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projet, ce qui explique les cases non remplies dans le tableau, car le but de ces essais était de vérifier dans un 1er temps les propriétés mécaniques, mais également dans un 2e temps, de s’assurer du plafonnement des propriétés mécaniques suite aux cures vapeurs et phases de séchage. Ainsi, les essais à 28 jours permettent de faire un comparatif entre la cure humide et la cure vapeur 1. Les résultats à 50 jours sont pris à la fin de la cure vapeur 2 et du séchage des poutres et des cylindres qui accompagnent les poutres du groupe 2. Les valeurs à 98 jours correspondent à l’essai de rupture de la 1ere poutre monolithique testée (MB02). Celles à 182 jours servent de point de référence après une demi-année. Les résultats obtenus à 327 jours correspondent aux valeurs obtenues après la rupture de la dernière poutre monolithique testée (MB01). Les valeurs obtenues à 365 correspondent à la fin de la campagne expérimentale avec la rupture des poutres RB55-02-R25A et RB92-03-R25A.

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Par ailleurs, avant de continuer plus loin dans cette section, il importe de faire un rappel de ce qui a été dit précédemment dans la méthodologie sur la notation employée pour identifier les poutres et leurs mélanges de réparation. La figure suivante montre de nouveau la clé utilisée dans le cadre de ce projet. Par ailleurs, les tableaux qui suivent présentent des valeurs moyennes extraites des données de laboratoire obtenues lors des essais de compression, fendage et module. Ainsi, l’ensemble de ces données est disponible à l’annexe D de ce document.

RBXX - YY -

(ex : A)

Module élastique de la réparation (ex : 20 GPa)

Numéro d’indentification du corps d’épreuve (ex : 01)

RZZ W

Profondeur de la réparation (ex : 55 mm)

Pour l’ensemble des matériaux de réparation, les gâchées A et C ont servi pour les essais de flexion 4 points sur les poutres, les gâchées B ont servi pour les essais de fluage en compression et en flexion, les gâchées D ont servi pour les essais de retrait restreint, et les gâchées E ont servi pour l’essai de fluage en compression avec conditions de chargement semblables à celles des poutres. Il est également possible d’ajouter que dans le cas du R20F, il y a une gâchée F, qui a servi à répéter l’essai de fluage en compression. Les tableaux 4.3 à

4.5 présentent les résultats pour les différents mélanges et leurs gâchées. Il importe également

de se rappeler que les matériaux sont en cure humide jusqu’à 7 jours avant le début des différents essais. De plus, les cylindres servant aux essais mécaniques sont positionnés à proximité de la zone de réparation des poutres durant l’essai de chargement afin d’être exposé aux mêmes conditions environnementales.

Le tableau 4-2 présente les résultats pour le R20. Il est possible de constater que le module élastique de ce matériau à 28 jours tourne autour de 18,8 GPa. Cependant, pour des fins d’identification, il sera question du R20 (valeur nominale visée) dans l’ensemble du document. Le terme R20 fait ici référence au matériau ayant une plus faible rigidité que le substrat. De plus, l’objectif de ce matériau était d’avoir une rigidité inférieure à celle du substrat par environ 10 GPa, et la différence réelle observée est d’environ 7 GPa.

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Tableau 4-2 : Caractéristiques du mélange de réparation R20

Le tableau 4-3 présente les résultats pour le R40. On constate que le module élastique n’est pas vraiment de 40 GPa. Celui-ci tourne autour de 38 GPa à 7 jours et passe à 33 GPa à 28 jours. Cependant, pour des fins d’identification, il sera question du R40 dans l’ensemble de ce document. Le R40 fait ici référence au matériau ayant une plus forte rigidité que celle du substrat.

La cause exacte de la perte de rigidité du matériau R40 constatée dans le tableau 4-3 est encore inconnue, et une investigation plus poussée serait requise. Cependant, une piste de solution qui a été avancée pour tenter d’expliquer ce phénomène serait la perte d’humidité que subissent les échantillons entre 7 et 28 jours. Ainsi, les échantillons de béton du R40 ont subi un séchage de 21 jours après leurs cures. Par ailleurs, ce matériau est pré-ensaché avec ses granulats, et comme l’humidité des granulats avoisine 0%, et ce, afin d’assurer la préservation des sacs, il se peut que lors de la fin de la cure, les granulats absorbent une certaine quantité d’eau, créant par la même occasion de la microfissuration dans la pâte de ciment. L’ensemble de ces hypothèses mériterait une étude plus poussée. Cependant, cette question dépassait le cadre du présent travail.

Il est par ailleurs utile de rappeler que l’objectif de ce matériau était d’avoir une rigidité supérieure à celle du substrat, et qu’à 28 jours, celle-ci est supérieur par environ 7 GPa.

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Tableau 4-3 : Caractéristiques du mélange de réparation R40

Le tableau 4-4 présente les résultats pour le mélange R25. Ce mélange a été produit à partir des constituants (granulats, adjuvant & liant) du mélange ayant servi à la fabrication des poutres. L’objectif de ce mélange était d’avoir une rigidité semblable à celle du substrat après 28 jours, et comme il est possible de le constater dans le tableau suivant, la rigidité à 28 jours est légèrement inférieure à celle du béton des poutres. Cependant, elle est supérieure à celle du R20 et inférieure à celle sue R40. De plus, le choix d’utiliser un matériau “Like With Like” a été posé en fin de projet pour les 2 poutres supplémentaires restantes. Ainsi, ces poutres ne devaient pas être testées initialement, mais devaient plutôt servir de plan B advenant un problème avec les 8 autres poutres, ce qui explique que la caractérisation du R25 soit moins exhaustive que pour les autres matériaux et qu’il n’y ait qu’une seule gâchée, soit la R25A. C’est la raison pour laquelle aucun essai de fluage en flexion et de retrait restreint n’a été fait pour ce matériau.

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La figure 4.1 montre les courbes contrainte-déformation (module élastique) déterminées en compression sur des cylindres de 100X200 mm. Ces essais ont été effectués à 28 jours, à l’exception du substrat (S25) pour lequel les valeurs proviennent d’essais faits à 365 jours. On observe que le R20 est le matériau qui a le plus de déformations, alors que le S25 et le R25 ont un comportement qui se situe entre ceux du R20 et du R40.

Figure 4.1 : Courbes contrainte-déformation en compression déterminées à 28 jours conformément à la norme ASTM-C469 [80]

Le tableau 4-5 présente les propriétés mécaniques déterminées pour l’acier d’armature utilisé

dans les poutres, et les valeurs du module élastique pour l’acier des anneaux d’acier utilisés lors des essais de retrait restreint. Ces valeurs ont été obtenues à partir d’essais de traction sur des barres d’armatures et sur des sections d’aciers des anneaux AASHTO utilisées pour l’essai de retrait restreint [88] [89].

Tableau 4-5 : Caractéristiques de l’acier d’armature et des anneaux de retrait restreint

0 5 10 15 20 0 100 200 300 400 500 600 700 R20A R20C R40A R40C S25 R25A C o nt rai nt e [M P a] Déformations [ x 10-6 _]

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