CONTRIBUTION DE LA CONSERVATION REELLE DU BETON A L EFFET DE LA CURE SUR SA RESISTANCE MECANIQUE

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1 CONTRIBUTION DE LA CONSERVATION REELLE DU BETON A L EFFET DE LA CURE SUR SA RESISTANCE MECANIQUE RESUME K. BENDJILLALI*, et L. AZZOUZ* et S. KENAI** * Université de Laghouat, ** Université de Blida Le comportement du béton dans les différents milieux et sous les diverses conditions de conservation était le souci majeur de nombreux chercheurs depuis la naissance de ce matériau. La majorité des études élaborées pour ce but sont réalisées dans des laboratoires sous des conditions d essais bien contrôlées et qui ne reflètent pas les conditions réelles sous les quelles la structure du béton est mise en place. L effet de la cure sur la résistance mécanique du béton est très influencé par ces conditions et une petite variation de l une de ces dernières durant l application de la cure peut perturber son action et controverser son rôle. Pour illustrer cet effet, on essaye dans cette communication de faire une comparaison entre l effet de la cure sur des éprouvettes en béton préparées et maintenues sous un climat réel (climat de Laghouat) et des éprouvettes en béton préparées et maintenues dans l enceinte du laboratoire (laboratoire de l université de Blida). MOTS CLES : Béton, Résistance mécanique, Evaporation, Climat chaud, Cure, Hydratation, Conservation. / INTRODUCTION Le béton est un matériau hétérogène composé d une pâte de ciment hydratée renforcée par des granulats. Cette pâte est capable de changer sa structure et ses propriétés sous l effet des conditions de conservation. Dans les zones chaudes et sèches, le béton est soumis dès son jeune âge à des températures très élevées accompagnées d une évaporation intense. Le départ avancé de l eau de gâchage va ralentir ou stopper complètement la réaction d hydratation du ciment en influençant la qualité des hydrates formées. Le béton dans ces milieux aura alors une grande tendance à la fissuration, et la protection du béton contre ces effets devient d une importance pratique extrême. Les essais effectués pour l étude du l effet de la cure sur les propriétés et la qualité du béton en zones arides sont réalisés généralement sous des conditions de conservation similaires seulement. Ces conditions ne représentent guerre les vrais paramètres climatiques qui se caractérisent par des véritables variations journalières de la température et de l humidité relative. Afin de connaître le degré d influence de la conservation réelle du béton sur l effet du traitement de cure sur la résistance mécanique du béton, on a effectué une comparaison entre les résistances du béton coulé et conservé dans une ambiance chaude et sèche réelle (climat de Laghouat) et les résistances du béton coulé et conservé sous des conditions bien contrôlées et similaires à un climat aride (l enceinte du laboratoire de l université de Blida. Ce présent travail consiste alors à suivre l évolution de la résistance à la compression effectuée sur des éprouvettes cylindriques (6x) cm et la résistance à la flexion sur des

2 éprouvettes prismatiques (7x7x8) cm en fonction du type et de la durée de cure qui varie entre 7,4 et 8 jours. Les cures adoptées sont: la toile de jute mouillée, le film plastique, l arrosage, l immersion dans l eau et le produit de cure. /TRAITEMENT DE CURE Dans les régions arides, la différence du degré hygrométrique entre le béton et le milieu extérieur laisse ce dernier toujours hors d équilibre, pour éviter cette situation, le béton doit être curé immédiatement après le décoffrage. La cure assure au béton une température favorable et une humidité suffisante jusqu où l espace occupée par l eau dans la pâte de ciment soit remplis de produits d hydratation. De nombreux moyens peuvent être utilisés pour ce traitement comme l application d une cure humide qui offre au béton une surface saturée, ou comme la protection du béton par une membrane étanche qui empêche l évaporation de l eau de gâchage. La durée préconisée de ce traitement dépend de son type, des caractéristiques du béton et de l ambiance de conservation. Plusieurs documents normatifs [,] donnent les durées minimales en fonction des conditions de conservation et du type de ciment. Des nombreuses recherches [,4,5,6] insistent sur l application de la cure au moins durant les sept premiers jours. Neville [7] propose la même durée pour les ciments CPO et pour les ciments à durcissement lent, il recommande une longue cure. / ETUDE EXPERIMENTALE./ CHOIX DES MATERIAUX../ GRANULATS * Sable d oued M Zi: l espèce prépondérante dans sa composition chimique est la silice (SiO), Es = 98.8% et Mf =.. * Gravier calcaire provenant de la station de concassage Ouazane, constitué de deux classes 8/5 et 5/5. Les propriétés des granulats sont données sur le tableau ci-dessous. Tableau. Propriétés des granulats Granulats Masse volumique Masse volumique Porosité teneur en apparente (g/cm ) absolue (g/cm ) (%) eau (%) Sable Gravier 8/ Gravier 5/ / LIANT Le ciment CPA5 est le liant utilisé pour la fabrication du béton d essai, l analyse minéralogique de ce ciment indique qu il contient un pourcentage appréciable de la chaux et de la silice, et ses propriétés physico-mécaniques sont données dans le tableau.

3 Tableau. Propriétés physico-mécaniques du ciment Masse volumique apparente.8 g/cm Masse volumique absolue. g/cm Surface spécifique cm /g 994 cm /g Consistance normale % Durée de prise à chaud 5 min Durée de prise à froid h4 min Résistance de compression 46 MPa Résistance de flexion 7 MPa../ L EAU DE GACHAGE L eau utilisée pour le gâchage du béton est l eau de robinet qui est eau potable à sulfate élevé../ COMPOSITION DU BETON La méthode optée pour la détermination de la composition du béton est celle de Dreux Gorisse [8], avec un affaissement de 6cm, E/C =.5 et G/S =.64. Les dosages des matériaux obtenus pour m du béton sont regroupés sur le tableau ci-dessous: Tableau. Dosages en poids par m du béton Constituants Sable Gravier 8/5 Gravier 5/5 Ciment Eau Quantité 67 Kg 4 Kg 675 Kg 4 Kg l./ CONFECTION DES EPROUVETTES Deux types d éprouvettes sont adoptées dans ce travail: * Eprouvettes cylindriques (6x)cm pour l essai de compression. * Eprouvettes prismatiques (7x7x8)cm pour l essai de flexion. Les éprouvettes sont préparées au laboratoire sous une température comprise entre et C. Elles sont maintenues dans ce milieu pendant 4h jusqu à le démoulage. Elles sont conservées ensuite dans l environnement souhaité jusqu à 8 jours. La valeur retenue de la résistance est la moyenne de trois essais..4/ CONDITIONS DE CONSERVATION Deux environnements sont adoptés: Environnement. I: A l air libre sous les conditions climatiques réelles. T = 8 à 45 C et HR < %. Environnement. II: Au laboratoire à l abri des intempéries. T= à C et HR = à 4%.

4 Les éprouvettes sont curées pendant 7, 4 et 8 jours par les cures suivantes: l immersion, l arrosage avec l eau, la toile de jute mouillée, le film plastique, l adjuvant et le Produit de cure Contact-Curing. 4/ DISCUSSION DES RESULTATS 4./ RESISTANCE A LA COMPRESSION La figure montre graphiquement l amélioration de la résistance à la compression du béton maintenu sous un climat chaud et sec par rapport à la résistance sans cure. 4 - Toile de jute F.Plastique Arrosage Immersion P.Cure Adjuvant - - : 7j de cure : 4j de cure : 8j de cure -4 Figure. Variation du taux d amélioration de la résistance à la compression à 8 jours en fonction des paramètres de cure Toutes les cures ont un effet bénéfique sur la résistance à la compression du béton conservé sous les conditions similaires à un climat chaud, or que dans le climat réel, certaines cures n ont apporté aucune amélioration. L effet du produit de cure est à peine observé sous les conditions similaires. La protection du béton soumis aux intempéries avec la toile de jute mouillée a donné les meilleurs résultats par rapport aux autres cures. Cela se concorde avec les conclusions trouvées par plusieurs travaux [9,,], tandis qu il se contredit avec d autres []. La toile de jute offre au béton conservé dans une ambiance chaude une humidité suffisante pour former le maximum d hydrates et la température élevée de l air favorise la formation de ces hydrates. Or que le béton préparé et conservé dans des conditions contrôlées, c est le film plastique qui a donné les meilleures résistances surtout en prolongeant la cure 4 jours. Une autre recherche [] a trouvé que l utilisation du film plastique conduit à des faibles résistances de compression à 8 jours sous les climats chauds et sec. Le taux d augmentation de la résistance à la compression du béton curé pendant 7 jours avec la toile de jute est presque du même ordre dans les deux conservations. Tandis que pour une durée plus longue, dans les conditions similaires, le taux est presque le double que le taux atteint dans le climat réel. La figure schématise l évolution de la résistance à la compression à 8 jours par rapport à la résistance à la compression atteinte après 8 d immersion dans l eau. On remarque qu à l air libre, la résistance n est améliorée qu avec la protection par la toile de jute mouillée durant 8 jours, l augmentation n est que.%. Tandis que dans une

5 ambiance contrôlée, aucun traitement de cure n a conduit à une résistance à la compression comparable à la résistance obtenue dans l eau Toile de jute F.Plastique Arrosage Immersion P.Cure Adjuvant : 7j de cure : 4j de cure : 8j de cure -5 Figure. Variation du taux d augmentation de la résistance à la compression par rapport à la résistance de référence Quant au produit de cure et l adjuvant, ils n ont marqué aucun effet positif par rapport à la résistance de référence ni par rapport à la résistance sans cure dans le climat aride. En ce qui concerne l arrosage, on a remarqué que cette opération est une procédure qui ne peut être maîtrisée que sous des conditions bien contrôlées. Car luter contre l évaporation de l eau de gâchage par un moyen aussi simple et traditionnel n est pas la solution fructueuse pour les bétons coulés sous des températures élevées et une évaporation intense. 4./ RESISTANCE A LA FLEXION La figure montre l évolution de la résistance à la flexion du béton maintenu sous un climat chaud et sec par rapport à la résistance sans cure. 6 4 Toile de jute : 7j de cure : 4j de cure : 8j de cure Arrosage Immersion F.Plastique P.Cure Figure. Variation du taux d amélioration de la résistance à la flexion en fonction des paramètres de cure

6 L application de la cure quelque soit sa nature et sa durée a un effet bénéfique sur le développement de la résistance à la flexion à 8 jours, comme il est montré sur la figure cidessus. Or que dans les conditions similaires, la toile de jute mouillée appliquée même avec une courte durée donne un effet positif, l application du film plastique plus de trois jours améliore aussi la résistance à la flexion. Mais plus d une journée d application du produit de cure conduit à une réduction de la résistance. Sous l ambiance chaude réelle, sept jour d application du film plastique conduit à une augmentation de la résistance de 8,5% par rapport à la résistance sans cure, or que dans un milieu chaud contrôlé, l augmentation dépasse 4,7%. Dans le climat réel, après 7 jours de cure sous la toile du jute mouillée, le taux d évolution de la résistance à la flexion atteint 97.57% par rapport à celle du béton non curé, tandis que dans une ambiance similaire, l évolution atteint 7%. La figure 4 schématise l évolution de la résistance à la flexion à 8 jours par rapport à la résistance à la flexion de référence (la résistance atteinte après 8 d immersion dans l eau) Toile de jute : 7j de cure : 4j de cure : 8j de cure F.Plastique Arrosage Immersion P.Cure Adjuvant Figure. 4 Variation du taux d augmentation de la résistance à la flexion par rapport à la résistance de référence Dans le climat chaud, seule la toile de jute et l arrosage durant plus de deux semaines qui ont pu améliorer efficacement la résistance à la flexion. Par contre dans les conditions contrôlées, aucune cure n a pas arrivé à améliorer la résistance à la flexion par rapport à la résistance atteinte dans l eau. Cela peut être expliqué que les conditions de température et d humidité relative maintenues constantes durant toute la période de conservation (T= 45 C et HR= 5%) empêchent la cure de jouer son rôle. On remarque aussi que l adjuvant et le produit de cure n ont amené aucune amélioration par rapport à la résistance de réfé rence sur la résistance du béton conservé à l air libre. Le taux de diminution de la résistance peut aller jusqu à 4.9% après sept jours de pulvérisation du produit de cure. 5/CONCLUSION D après cette étude, on constate que le comportement du béton est beaucoup influencée par la variation des paramètres climatiques durant la journée. En effet, comme les hydrates sont le résultat de la réaction d hydratation, ils dépendent alors du taux de cette variation. La différence du comportement mécanique entre le béton exposé à un climat aride

7 réel et le béton conservé dans une ambiance similaire est due surtout à la qualité des hydrates formés. Donc toute variation même instantanée peut conduire à un changement de la structure de ces hydrates, cela est illustré à travers les résultats obtenus. En représentant le climat chaud par des conditions hygrométriques constantes, on ne peut guerre se rapprocher du comportement réel du béton. Cela parce que l effet de la température et de l humidité relative moyennes n ont pas le même effet que la température et l humidité maximales ni minimales. En général, le climat chaud est caractérisé par des véritables variations journalières de la température et de l humidité relative, et le béton fabriqué dans ce type de climat est soumis dès son jeune âge à l action de ces paramètres. Il va subir donc une énorme évaporation, qui conduit à une dessiccation prématurée. Cette dessiccation retarde ou stoppe complètement la réaction de l hydratation du ciment. En plus cette variation affecte la structure des hydrates construits, ce qui va influencer la résistance mécanique du béton. Le degré d influence des paramètres climatiques sur le comportement du béton dépend de la valeur de cette variation. 6/REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES [] Discussion of an ancien publication, ibid 88, pp 65 78, Feb. 99. [] Dreux.G. et Festa. J., Nouveau guide du béton et de ses constituants, 8 e ed, Eyrolles, 998 [] AFNOR P 5-, Liants hydrauliques- Définitions- Classification et Spécifications des ciments, juin 994. [4] AFNOR P 8-, Granulats- Vocabulaire- Définitions et classifications, déc. 99. [5] Arquie.G. et Tourenq.C., Granulat, Presse de l école nationale des ponts et chaussées, 99. [6] AFNOR P 8-54, Granulats naturels courants pour bétons hydrauliques- Critères de qualification des granulats vis-à-vis de l alcali réaction, mai 994. [7] Neville.A.M., Properties of concrete, rd ed, Pitman, London, 98. [8] Baron.J. et Ollivier.J.P., Les bétons, Bases de données pour leur formulation, Association technique de l industrie des liants hydrauliques, e tirage, Eyrolles, 997. [9] Alsayed.S.H. and Amjad.M.A., Effect of curing conditions on strength, Porosity, Absorptivity and Shrinkage of concrete in hot and dry climate,.cement and Concrete Research, Vol 4, n 7, pp 9-98, 994. [] Alsayed.S., Sensitivity of compressive strength of HSC to hot-dry climate, Curing regimes and additives, ACI Materials Journal, n 6, Vol 94, pp , nov.-dec.997. [] Lachemat.L. et Kenai.Said., Effets du type et de la durée de cure sur les propriétés du béton en climat chaud, Proceedings du séminaire International sur : La qualité du béton en climat chaud, Ghardaia, Algérie, pp -44, mars 994. [] Al Shaikh.A.H., Al-Neghaimesh.A.I., Effectiveness of different curing methods under very hot and dry conditions, Concrete : Economic and durable construction through excellence, Proc of the International Conference held at the university of Dundee, Scotland, U.K, n 79, pp 77, sept. 99.