Retrait libre total et endogène à plus long terme

Les évolutions du retrait libre total et endogène des BAP mesurés sur des éprouvettes 7x7x28 cm³ sont présentées sur la Figure 4-10 et 4-11. Le BAP-CEM III présente le plus fort retrait libre total. A 400 jours, il atteint à la valeur de 1007 µm/m, par rapport à 711 µm/m pour le BAP de référence et 747µm/m pour le BAP-CEM V. A contrario, le BAP-CEM I/MK présente le plus faible retrait total, 20% plus faible que celui du BAP de référence. La substitution de 8% de ciment portland par du sédiment traité entraine une augmentation de 5% du retrait libre total à 400 jours. Toutefois, entre le BAP de référence, le BAP à base de sédiment et le BAP-CEM V, la différence n’est pas très significative. On constate également que le retrait total du BAP de référence ainsi que celui du BAP-CEM/SD commencent à se stabiliser à partir de 130 jours, alors que celui du CEM I-MK se stabilise un peu plus tard à 150 jours et celui du BAP-CEM V et BAP-CEM III encore plus tard vers 250 jours.

Figure 4-11: Mesure de retrait libre endogène en fonction du temps pour les 5 BAP.

Par ailleurs, les résultats des mesures du retrait endogène illustrés dans la Figure 4-11 montrent clairement qu’au jeune âge avant 10 jours, le retrait du BAP de référence ainsi que celui du BAP avec sédiment sont plus élevés et ceci certainement dû à la forte teneur en clinker de ces formulations. On constate également un léger gonflement entre le premier jour de démoulage pour les mélanges de CEM III et CEM V ce qui influe sur la valeur du retrait total. Ce gonflement est probablement dû à la formation rapide de produits d'hydratation (lié à la formation de l’ettringite) au cours de durcissement [6]. Ces produits vont générer des pressions cristallines sur les parois des pores, qui ne pourront pas être contrecarrées par la rigidité du matériau en pleine évolution.

Après 11 jours, on constate que le retrait endogène du BAP-CEM/MK dépasse celui du BAP de référence. Le retrait endogène du BAP-CEM III et du BAP-CEM V dépasse celui du BAP de référence après respectivement 70 jours et 100 jours. On peut noter qu’à partir de 100 jours environ, les valeurs de retrait endogène de tous les BAP avec additions sont plus grandes que celle du BAP de référence. Plus particulièrement à 400 jours, les BAP à base de CEM III, CEM V, 15%MK et 8%SD développent un retrait endogène plus élevé de 19%, 13.5%, 28% et 15.5% respectivement par rapport à celui du BAP de référence. Il est assez connu que le retrait endogène conséquence directe de la contraction Le Chatelier (retrait d’auto-dessiccation) est accentué dans les bétons à microstructures fines dans lesquels la taille réduite des pores favorise les dépressions capillaires [7], ce qui est le cas pour nos mélanges à base des additions.

Afin de connaitre l’évolution du retrait de dessiccation, nous nous basons sur les résultats des mesures de retrait total et retrait endogène. Le retrait de dessiccation correspondant à la différence entre le retrait total et le retrait endogène. Ces résultats sont exprimés dans la Figure 4-12. En comparant les courbes de retrait de dessiccation des différentes compositions on constate que le

retrait est plus important pour la formulation de BAP à base de ciment avec laitier. Cette observation peut s’expliquer par le fait que cette composition se caractérise par une prise et une cinétique d’hydratation plus lente (Figure 4-9). Ainsi, au jeune âge, l’atteinte d’un module d’élasticité et d’une résistance significative est retardée dans le temps et la quantité d’eau évaporable est plus importante (voir Tableau 3-2), ce qui peut contribuer à la forte perte de masse associée au fort retrait de dessiccation obtenu. De plus, la structure poreuse des compositions à base de laitier étant plus fine, sur base des relations de Kelvin-Laplace, les dépressions capillaires y seront donc plus importantes conduisant à un retrait également plus élevé [5]. Le BAP-MK présente le plus faible retrait de dessiccation, ce qui corrobore avec les faibles pertes de masse obtenues pour ce mélange. Ceci peut être expliqué par la microstructure de la matrice contenant plus d’hydrates et moins d’eau libre, résultat obtenu dans le chapitre 3 par analyse thermique.

Figure 4-12: Mesure de retrait de dessiccation en fonction de la perte de masse pour les 5 BAP étudiés. Par ailleurs, l’évolution du retrait de dessiccation en fonction de la perte de masse présente deux phases. La première phase se produit au cours des premiers jours qui suivent la mise en dessiccation de l’éprouvette et se caractérise par une perte de masse élevée pour une faible variation de retrait.

Figure 4-13: Mesure de perte de masse en fonction du temps pour les 5 BAP.

D’après Granger et al [8], il se produit au cours de cette première phase une microfissuration en surface de l’éprouvette, phénomène masquant l’évolution du retrait. Cette microfissuration se produit suite au gradient élevé de déformation imposé à l’éprouvette, phénomène dû au fort gradient hydrique existant entre le milieu ambiant et le cœur de l’éprouvette. L’ajout d’additions minérales accroît cette première phase. Ce comportement est dû à la plus grande porosité de ces bétons au jeune âge qui facilitent l’évaporation de l’eau contenue dans des pores les plus gros conduisant à des pressions capillaires plus faibles. La seconde phase se caractérise par une relation linéaire entre la déformation et la perte de masse. Lors du séchage des pores de plus faibles dimensions, l’augmentation des pressions capillaires entraine une augmentation de la pente. On constate que le séchage de dessiccation a donc un comportement très différent au très jeune âge et après un jour de séchage. Ces deux phases se trouvent également sur les courbes présentées par Samouh [9] pour le retrait de séchage des BAP.