Retrait hygrométrique

On mesure le retrait hygrométrique à âge constant en desséchant l’éprouvette suffisamment vite pour que la pâte de ciment n’ait pas le temps de vieillir notablement (l’avancement des réactions d’hydratation en cours de dessiccation est négligeable). Une pâte âgée de 7 jours, par exemple, devra être desséchée en quelques heures ; une autre, âgée de 27 heures, en quelques dizaines de minutes ; une dessiccation aussi rapide n’est pas possible que si l’éprouvette est mince (quelques millimètres). Plusieurs expériences ont été mesurées dans ces conditions [62], [63].

Si la pâte de ciment n’a pas le temps de vieillir, elle se comporte dans ces expériences comme un matériau poreux mais chimiquement inerte.

Dans ces expériences, il n’est pas possible de rapporter la valeur du retrait à celle de l’hygrométrie d’équilibre ; la dessiccation est en effet beaucoup trop rapide pour qu’il y ait équilibre à chaque instant entre l’eau interne et la vapeur d’eau de l’atmosphère ambiante. On doit donc se contenter de rapporter la valeur du retrait à la quantité d’eau évaporée (ou la perte en poids de l’éprouvette). Le résultat le plus marquant est alors celui-ci :

Pour toutes les pâtes de ciments, quels que soit leur âge et leur rapport E/C (poids de l’eau rapporté au poids du ciment), on distingue deux stades successifs de retrait nettement tranchés (fig. 2.8).

Nous désignerons ces deux stades par “retrait A” et “retrait B”.

On sait que les trous de la pâte de ciment sont répartis entre deux familles : les

capillaires, vestiges de la structure de la suspension des grains de ciment dans

l’eau, et les pores, caractéristiques des amas d’hydrates formés. Il est naturel de penser que :

- Le stade A du retrait résulte du départ de l’eau des capillaires. - Le stade B du retrait résulte du départ de l’eau des pores.

0 10 M 20 N 30 Q Retrait ∆I / I en % perte de poids en % 0.4 - eau non évaporée 0.8 - Stade A Stade B 1.2 - M N P 0 52 68 100 Eau de gâchage

Fig : 2.8 Accroissement de retrait en fonction de la perte en poids (Verbeck.1968)

Pâte âgée de 7 jours, E/C =0.5

La courbe représente la variation du retrait, et se compose de deux tronçons ; le premier tronçon passant par l’origine, correspond au stade A du retrait, le second tronçon correspond au stade B du retrait. L’abscisse du trait vertical QP correspond à la quantité d’eau de gâchage. L’eau dans la pâte peut être répartie entre les segments OM, MN, NQ.

NQ fraction d’eau non évaporée (32% de l’eau de gâchage dans les conditions d’essai)

OM fraction d’eau dont le départ donne 52% de l’eau de gâchage lieu au retrait A

MN fraction d’eau dont le départ donne 16% de l’eau de gâchage lieu au retrait B Pour exprimer commodément les résultats expérimentaux, nous définirons le “taux

de retrait T”

Accroissement de retrait T = ——————————————— Accroissement de perte en poids %

T est la pente en tout point des courbes de la figure 2.8 et la figure 2.9

Description des deux stades de retrait : * Stade A du retrait

En considérant une éprouvette de pâte de ciment d’âge donné. D’après [20], le taux de retrait augmente au fur et à mesure que l’éprouvette se dessèche (fig. 3.9) ; cela tient à ce que l’eau restante est située dans des capillaires de plus en plus fins. Ce résultat n’est pas confirmé par quelques recherches.

10 20 30 Perte de poids en % E/C = 0.4 - 0.4 - E/C = 0.5 E/C = 0.3 - 0.8 - - Retrait ∆I/I en %

Fig : 2.9 Stade A du retrait pour une pâte âgée de 28 jours

La courbe en trait plein est celle obtenu par [62] pour une pâte de ciment dont le rapport E/C est 0.4. On a porté en trait interrompus les courbes obtenues par [63] pour deux pâtes de ciment dont le rapport E/C est égal à 0 0.3 et 0.5 ; ce sont approximativement deux droites passant par l’origine (taux de retrait constant pendant toute la dessiccation). O n observe un assez bon accord entre les résultats que ce soit pour la valeur du retrait A final ou pour la quantité d’eau évaporée à la fin du retrait A.

Afin d’affranchir le différent constater, nous devons définir le “taux de retrait A moyen Τ_a” :

Retrait A total

perte en poids à la fin du retrait A

Le taux retrait A moyen augmente avec l’âge de la pâte de ciment (fig. 2.10) ; cela peut être mis en relation avec la diminution du rayon du capillaire moyen au fur et à mesure de l’hydratation ; les capillaires sont progressivement envahis par les amas d’hydrates formés. A un âge égal, le taux de retrait A moyen ne dépend pas du rapport E/C de la pâte de ciment si celui-ci est supérieur à 0.5 ; en déca de 0.5, il augmente lorsque E/C diminue (fig. 3.10). Ce résultat n’est que partiellement en accord avec ce que l’on connaît de la structure des pâtes :

A un âge donné, la dimension du capillaire moyen est d’autant plus grande que E/C est plus grand mais cela reste vrai que si E/C soit supérieur ou inférieur à 0.5.

Taux de retrait A moyen (x 10’)

3 - 2 - Points représentatifs E/C = 0.3 E/C = 0.5 1- E/C = 0.7 jours 0 1 7 28 90 365 Age de la pâte de ciment (en jours)

Fig : 2.10 Variation du taux de retrait A moyen en fonction de l’âge de la pâte de ciment (Verbeck. 1968)

Le taux de retrait A augmente avec l’âge de la pâte de ciment ; il atteint une valeur stationnaire vers 90 jours.

Les courbes représentatives des pâtes ayant un E/C de 0.5 et de 0.7 sont confondues (courbe en trait plein).

La courbe en traits interrompus, correspondant à la pâte de ciment dont E/C est 0.3, est située au dessus de la courbe précédente.

Donc le résumé est : lorsqu’on compare des pâtes de ciment différent par l’âge ou par le rapport E/C, on constate que le taux de retrait moyen est d’autant plus grand que le rayon des capillaires est petit.