Retrait de séchage

Le retrait de séchage ou retrait de dessiccation se développe si l’humidité relative du béton est supérieure à l’humidité de l’air ambiant dans lequel se trouve le béton. Un gra-dient d’humidité se crée en fonction de la finesse de la porosité du béton et peut entraîner une fissuration de peau plus ou moins importante. Un exemple couramment rencontré sur chantier est celui du gradient d’humidité qui se développe lors du décoffrage du béton.

5.3 Influence de la formulation sur la pré-fissuration à l’état frais

Le retrait plastique dépend des différents paramètres de formulation suivants (Turcry, 2004) :

– le rapport de la masse d’eau sur la masse de fines (E/F) : la taille des pores, et donc

le rayon des ménisques à la surface, diminuent avec le rapport E/F ; en

FIGURE 1.27 : Mécanisme de retrait endogène du béton au jeune âge (Barcelo et al.,

– le rapport E/C : Le retrait endogène est fonction décroissante du rapport E/C. L’eau

des pores est consommée d’autant plus vite par l’hydratation que sa proportion est faible dans le mélange.

– la masse de ciment ou de fines : Pour un rapport E/F ou E/C donné, l’augmentation

de la masse de ciment ou de fines provoque l’augmentation du retrait plastique, parce que les efforts capillaires ont lieu au sein de la pâte.

– la nature des fines : Le retrait plastique augmente avec la surface spécifique. L’em-ploi d’un ciment fin ou d’une addition comme la fumée de silice engendre un réseau poreux très resserré et donc des pressions capillaires rapidement élevées sous l’effet du séchage ou de l’hydratation.

– les adjuvants : Tous les adjuvants qui retardent la prise (fluidifiants, retardateur, entraîneur d’air) augmentent le retrait plastique, parce qu’ils retardent la naissance du squelette solide s’opposant aux efforts capillaires. La formulation du béton a les mêmes effets sur le retrait endogène que sur le retrait de séchage, si ce n’est que les fines jouent, dans le cas du séchage, le rôle joué par le ciment dans le cas de l’hydratation.

Concernant la capacité de déformation, il y a peu d’études, donc peu de résultats sur l’effet de la formulation. Le rapport Eau/Fines semble tout de même être un paramètre pré-pondérant. Dans l’exemple des BHP, la capacité de déformation diminue avec le rapport Eau/Fines. La capacité de déformation doit également dépendre des adjuvants modifiant le temps de prise ou la consistance ; mais il y a, là encore, peu de données sur le lien entre rhéologie et capacité de déformation.

5.4 Retrait endogène et déformation des BHP

Du fait de la diminution de la porosité, le béton est rendu moins perméable aux agres-sions chimiques extérieures et la durabilité du béton est accrue. Mais, le retrait endogène augmente d’autant plus que les rapports E/C sont faibles dans les BHP et que l’humidité

relative dans le béton est faible. (Persson, 1998) montre la relation entre le retrait endo-gène et l’humidité relative du béton entre 3 et 4 ans. Plus l’humidité relative initiale du béton est élevée, moins il y a de retrait endogène. La contraction du béton suite à la baisse de l’humidité relative interne lors du processus d’hydratation est en effet moins élevée (Figure 1.28a).

De Larrard et Le Roy (1993) ont comparé le retrait endogène des BHP et des bétons ordinaires à différents rapports E/C avec incorporation de fumée de silice pour des âges

de maturation de 400 jours. Ils ont conclu que le retrait endogène croît avec des rapports

E/C décroissants et pour les bétons incorporant de la fumée de silice. (Sicard, 1993) a

aussi entrepris des essais sur des cylindres de 12 cm de diamètre et de longueur 24 cm. Il montre pour des bétons ayant vieilli 600 jours que le retrait endogène croît avec des rapports E/C décroissants ; qu’il est plus élevé pour des granulats calcaires que pour des

granulats silico-calcaires ; et qu’il est plus élevé pour des bétons contenant de la fumée de silice que pour ceux n’en contenant pas, car la fumée de silice engendre des retraits d’auto-dessiccation élevés liés à l’hydratation et au raffinement de la porosité (Figure 1.28b).

(a) (b)

FIGURE 1.28 : a- Retrait endogène à 3-4 ans en fonction de l’humidité relative interne

(Persson, 1998), b- Retrait endogène après 600 jours pour des granulats calcaires et silico-calcaires (Sicard, 1993), c=ciment, s=fumée de silice.

5.5 Retrait endogène et déformation des BAP

D’un point de vue physico-chimique, plus le volume de pâte augmente, plus le volume d’hydrates formés par mètre cube de béton sera important et plus la chaleur d’hydratation dégagée sera élevée dans le cas de ciments très réactifs comme le CEM I. Leur défor-mation est plus importante que celle des bétons de même résistance mais de rhéologie conventionnelle (AFGC, 2000). Le risque de fissuration d’un tel matériau est ainsi for-tement accru. D’un point de vue mécanique, une diminution de la proportion granulaire tendrait à diminuer le module élastique du béton (matériau moins “rigide”) et à engendrer plus de déformations différées (Le Roy, 2006).

Cependant, malgré une seule source en désaccord (Hu et Barbieri, 1998), plusieurs travaux montrent que les différences entre le retrait endogène des BAP et celui des bétons ordinaires vibrés ne sont pas significatives (Assié, 2004), (Persson, 1998). Ils sont plutôt comparables, à même résistance mécanique. Les quantités de granulats plus importantes dans les bétons vibrés ne semblent donc pas limiter davantage les déformations libres de ces bétons que celles des BAP. Assié (2004) a montré dans ses travaux de thèse que le retrait de dessiccation au jeune âge (0-24 heures) des BAP est supérieur à celui des bétons ordinaires vibrés, en particulier pour les bétons de faible résistance mécanique. Lorsqu’une cure, humide ou à l’aide d’un produit spécifique est mise en oeuvre, ce retrait ne présente alors aucune différence significative d’un type de béton à l’autre. Et pour le retrait de dessiccation du béton durci, l’auteur montre que les bétons autoplaçants et les bétons vibrés ordinaires possèdent un retrait total équivalent. En revanche, le retrait total des BAP à hautes performances, dont le squelette granulaire est différent de celui des bétons vibrés, ne suit pas cette règle et est légèrement supérieur à celui des bétons vibrés. En mode endogène à 28 jours, les BAP présentent un retrait endogène similaire à celui des bétons vibrés. Au-delà de un an, le retrait endogène des BAP se révèle être légèrement supérieur à celui des bétons vibrés (de l’ordre de 20 à 70% supérieur), qui peut s’expliquer par le volume de pâte, siège de ces déformations différées, plus élevé dans les BAP. Là encore, les BHP diffèrent et présentent un retrait endogène équivalent aux deux types de béton.

6 Conclusions

La recherche bibliographique a défini les notions qui seront utilisées dans les chapitres suivants portant sur l’étude rhéologique, les propriétés mécaniques et les déformations dif-férées (retrait) des bétons, ainsi que sur les interactions particulaires qui ont lieu dans les différentes suspensions étudiées. Des études antérieures se sont penchées sur la question de relier la formulation, la rhéologie et les propriétés mécaniques de ces bétons (Turcry et Loukili, 2003).