Propriétés résiduelles

5.3.2.4.1 Résistance à la flexion

La Figure 5‑18 présente les résultats de résistance à la flexion des différents bétons après 28 jours de cure (0 cycle de gel‑dégel) et après 300 cycles de gel‑dégel. On note tout d'abord que le béton témoin (BT) a la résistance à la flexion la plus faible à 28 jours. Le béton BFLB possède la résistance la plus élevée, environ 6 MPa soit 20% de plus que BT. On constate par ailleurs que BFLH a une résistance à la flexion inférieure à BFB malgré un taux de fibre deux fois supérieur. Ceci est cohérent avec les résultats du Chapitre 4, dans lequel les mortiers incorporant des fibres traitées à l'huile de lin avaient des propriétés mécaniques plus faibles que le mortier renforcé avec des fibres brutes.

Après 300 cycles de gel‑dégel, nous pouvons distinguer, comme précédemment, deux groupes de bétons avec des résultats différents : les bétons bio fibrés et les bétons « classiques » (BT et BFV). Les résistances à la flexion de ces derniers bétons après les essais au gel sont à peu près équivalentes à celles à 28 jours : + 0,3% et – 0,4%. Pour les bétons BFB et BFH, on peut constater une augmentation de la résistance à la flexion d'environ 5,4% et 6,5%, respectivement. L'augmentation de la résistance à la flexion des bétons biofibrés par rapport à BT non cyclé est probablement due à la poursuite de l'hydratation des bétons durant les essais au gel. En effet, les bétons étaient alors âgés d’environ 100 jours après les 300 cycles. Nous avons vu précédemment dans le paragraphe 5.3.2.2.4 que l'endommagement des bétons BT et BFV avec les essais au gel était plus important que les autres bétons. Il est donc probable que la résistance de flexion de ces bétons aurait été plus importante s'ils n'avaient pas subi ces cycles de gel‑dégel (avec un temps d'immersion équivalent à la durée des essais).

5.3.2.4.2 Résistance à la compression

Les résultats des résistances à la compression des bétons étudiés sont présentés dans la Figure 5‑19. Nous rappelons que ces résistances ont été obtenues par compression des demi‑éprouvettes 7×7×28 cm récupérées après les essais de flexion 4 points. Tout d'abord, nous pouvons noter que les résistances à 28 jours des quatre bétons sont très proches, comprises entre 39 et 41 MPa. Ces bétons respectent donc bien le cahier des charges prescrit. Là encore, on peut distinguer les deux mêmes groupes de bétons. Après les 300 cycles de gel‑dégel, les bétons BT et BFV présentent des résistances à la compression beaucoup plus faibles, avec des diminutions respectivement de ‑ 35,4% et ‑38,4%. À l'inverse, les bétons biofibrés ont de meilleures résistances après les 300 cycles de gel‑dégel : +30,3% pour BFLB et + 32,3% pour BFLH.

L'augmentation de résistance après les essais au gel constatée sur ces deux derniers bétons est là aussi probablement due à la poursuite de l'hydratation des bétons, qui étaient immergés tout au long des essais au gel. La forte diminution des propriétés mécaniques sur les bétons BT et BFV est en accord avec les résultats des essais précédents : une forte perte de masse (Figure 5‑13) et une importante baisse de la fréquence de résonance (Figure 5‑15) avaient été remarquées pour ces bétons. Ces résultats confirment ceux obtenus pendant les cycles gel‑dégel. Alors que les bétons BT et BFV se détériorent de façon importante après les 300 cycles, les matériaux biofibrés présentent un comportement bien meilleur, avec une dégradation très faible voire négligeable.

Figure 5-19 : Résistances en compression des bétons avant et après les 300 cycles de gel-dégel

5.3.2.4.3 Porosité accessible à l’eau

La Figure 5‑20 présente les résultats de la porosité accessible à l'eau, mesurée sur les quatre bétons après 28 jours de cure et après les 300 cycles de gel‑dégel. Avant même le début des essais au gel, nous pouvons noter que les bétons biofibrés ont une porosité supérieure d'environ 3% aux

dégel, on constate une augmentation de la porosité pour tous les bétons. Celle des bétons BT et BFV a augmenté d'environ 1,3‑1,5 % tandis que celle des bétons biofibrés a augmenté de 3,1‑3,5 %. L'augmentation importante de porosité pour ces derniers bétons peut être mise en rapport avec les résultats obtenus précédemment sur le gonflement des bétons. Les phénomènes d’absorption‑ désorption d'eau des fibres entraînant des changements dimensionnels des fibres dans le matériau, ont pu provoquer le gonflement des bétons associés et une augmentation de leur porosité. Toutefois, la plus forte porosité de ces bétons ne semble pas engendrer une baisse des propriétés mécaniques.

Figure 5-20 : Porosité accessible à l’eau des bétons avant et après les 300 cycles de gel-dégel

5.3.2.5 Observations microscopiques

Des images des bétons prises à l'aide d'un microscope vidéo après 300 cycles de gel‑dégel sont données dans la Figure 5‑21. On peut noter que BFV a une très faible porosité apparente (matrice bien compacte), ce qui est en accord avec les valeurs expérimentales de porosité accessible à l'eau (Figure 5‑20). En revanche, les deux bétons biofibrés (BFB et BFH) semblent avoir une porosité beaucoup plus importante du fait de la présence de fibres de lin. On perçoit de nombreuses petites bulles dans la pâte cimentaire, et une forte porosité à l'interface fibre/matrice. Ces observations semblent confirmer l'hypothèse selon laquelle les fibres de lin participent à l'amélioration de la durabilité au gel des bétons, par l'apport d'un air occlus plus important.

Fibre de verre Granulat Pâte

BFLH

Fibre de lin Porosité (zone de transition interfaciale) Fibre de lin Bulles d’air Porosité (interface)

BFLB

BFV

5.3.2.6 Synthèse

Les essais de gel‑dégel ont montré que les bétons biofibrés ont une meilleure résistance au gel que les bétons « classiques ». Leur perte de masse et l'évolution de la fréquence fondamentale sont négligeables par rapport aux bétons non biofibrés (BT et BFV). Les résultats des essais mécaniques après le cyclage gel‑dégel indiquent que la résistance des bétons biofibrés n'est pas diminuée par les essais au gel ; les résistances sont même plus élevées après 300 cycles, du fait de la poursuite de l'hydratation des bétons. En revanche, les bétons non biofibrés ont subi une détérioration significative après les 300 cycles, ce qui a résulté en une baisse importante des propriétés mécaniques. Les bonnes performances des bétons biofibrés exposés au gel sont attribuées à la forte teneur en air et à la plus grande porosité de ceux‑ci. En effet, nous avons vu dans le chapitre 3 que l’incorporation de fibres et de lin augmentait significativement la quantité d'air occlus dans les composites. Les fibres de lin semblent jouer un rôle similaire à un agent entraîneur d'air.

Dans le document Formulation et caractérisation d'un composite cimentaire biofibré pour des procédés de construction préfabriquée (Page 179-183)