LE COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE

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1 Centre des Matériaux de Grande Diffusion Ecole Doctorale MTGC Centrale Nantes LE COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE Par Elanga MBEMBA Directeur de thèse Ahmed LOUKILI Encadrants Philippe DEVILLERS Pierre ADAMIEC 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 1

2 CORRELATION DES PHENOMENES MIS EN JEU PAR UNE APPROCHE EXPERIMENTALE 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 2

3 TABLE DE MATIERES I. INTRODUCTION... 4 II. LES MECANISMES LIES A L EVOLUTION DE LA MICROSTRUCTURE DU BETON Les mécanismes à l origine du retrait au très jeune âge La consolidation de la pâte de ciment La dessiccation de la pâte de ciment Le retrait endogène L hydratation de la pâte de ciment III. MATERIELS ET METHODES La composition des bétons La campagne d essai pour l étude du comportement du béton au très jeune âge Les conditions environnementales Essais avec vent Essais complémentaires sans vent Essais sur mortiers de bétons équivalent (MBE) IV. RESULTATS ET INTERPRETATIONS POUR LA FORMULATION E eff /C= Les resultats pour le béton de formulation E eff /C= Les résultats pour le mortier de béton équivalent de formulation E eff /C= V. CONCLUSION VI. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES VII. TABLES DES FIGURES ET DES TABLEAUX VIII. ANNEXES Annexe 1 : Protocoles expérimentaux Annexe 2 : Calculs des différentes données pour le mortier de béton équivalent Annexe 3 : Fiche de la formulation E eff /C= Annexe 4 : Fiche-résultats pour la formulation E eff /C= /05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 3

4 I - INTRODUCTION Après la mise en place du béton, ce dernier doit être protégé contre une dessiccation sévère, car quelques heures après sa fabrication, le matériau cimentaire est sujet à d importantes variations dimensionnelles au sein même de sa structure. Ces variations de volume sont communément appelées «retraits». L humidité relative et certaines conditions climatiques (l humidité relative, la température et la vitesse du vent), lors de la mise en place du béton, peuvent contribuer à une perte d eau rapide. Ainsi donc, procéder à une cure est le seul moyen de lui permettre de maintenir des taux d humidités adéquats durant une période définie. Son importance réside sur la réaction chimique d hydratation du ciment qui nécessite une quantité d eau suffisante ainsi que des conditions appropriées de température pour permettre au béton d atteindre la résistance et la durabilité spécifiées. La cure influe sur différents mécanismes qui se produisent dans le matériau, tels que : Les mécanismes de retrait au jeune âge (de plusieurs types relatifs à l hydratation) L hydratation de la pâte de ciment. Le retrait plastique est défini comme une contraction à l état frais du béton, il a lieu lorsque la pâte de béton se trouve dans la phase plastique. Il se produit pendant une courte période, tout d abord, après que l eau ressuée se soit évaporée de la surface du béton, et se termine dès que le béton frais commence à sécher. Ce dernier engendre des fissures importantes à la surface, dont l ouverture peut dépasser mm. Ces fissures, qu elles soient très ouvertes ou microscopiques, posent de sérieux problèmes pour des raisons esthétiques et/ou de durabilité, dans le cas par exemple, de la pénétration d agents agressifs (chlorures, sulfates) à l intérieur du matériau. L importance de ce phénomène nous renvoie à un des mécanismes principaux, survenant lors de la confection des bétons : l hydratation de la pâte de ciment, qui n est autre qu une succession de réactions chimiques exothermiques entre les différents composants du ciment et l eau. L étude bibliographique a permis de mettre au point différents essais qui permettront d étudier le comportement des bétons au très jeune âge et par la suite d évaluer l influence de la cure sur les matériaux cimentaires. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 4

5 II LES MECANISMES LIES A L EVOLUTION DE LA MICROSTRUCTURE DU BETON 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 5

6 II- SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 1. Les mécanismes à l origine du retrait au très jeune âge Le retrait au jeune très âge est défini comme une contraction du béton à l état frais. Il a lieu lorsque la pâte de béton se trouve dans la phase plastique. Le processus physique entraînant le retrait plastique des matériaux cimentaires se développe à partir de la pression hydraulique dans la phase liquide du matériau. Au très jeune âge, la principale cause du retrait pour les ciments portland, est liée à la perte rapide d eau (par évaporation) à la surface du béton, et au manque d eau pour remplacer l eau évaporée, laissant ainsi apparaître des fissures à la surface du matériau. [1] Toute variation de la température ou de l humidité relative du matériau ou la combinaison des deux paramètres ajoutés à la vitesse du vent, accélèrent le retrait du béton jeune. Cependant, certaines études expérimentales montrent que ces fissures peuvent survenir quelque temps après la mise en place du matériau seulement, c'est-à-dire avant tout retrait important. [2] D où l importance d étudier les différents phénomènes qui se produisent après la mise en place du matériau. 1.1 La consolidation de la pâte de ciment Lorsqu on mélange du ciment avec de l eau, la pâte fraîche du ciment ainsi formé, se présente comme un système dispersé constitué de particules dans une phase aqueuse. Pendant cette période de suspension, le matériau ne peut résister aux variations de volume imposées par les réactions d hydratation. [3] Lors des opérations de malaxage, l eau introduite et l air circulant au sein du matériau, fournissent aux grains empilés une mobilité, qui se traduit généralement par la notion d ouvrabilité ou de consistance. L ouvrabilité de la pâte de ciment dépend : - Du dosage en eau de gâchage (le remplissage de la porosité résiduelle, puis l écartement du squelette compact, pour conférer aux grains une certaine mobilité). - Du dosage d air occlus. - Du dosage en adjuvant. Lorsque le béton reste immobile un instant, sous l effet de la gravité, les particules solides s agglomèrent les unes des autres (par exemple, des cailloux par rapport au sable et aux fines) et la remonté de l air occlus vers la surface, se produit simultanément : c est la consolidation de la pâte. [4] [5] (Figure.1) Figure 1: Schématisation de la consolidation de la pâte de ciment. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 6

7 II- SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE Au cours de la consolidation, les grains de ciment les plus petits s agglomèrent sous forme d amas (suite aux phénomènes de physisorption à la surface des grains) : c est le phénomène de floculation qui se produit. Ainsi, la pâte acquière progressivement une certaine cohésion et le squelette granulaire entame sa descente : c est le tassement. 1.2 La dessiccation de la pâte de ciment a)- Le ressuage Au cours de cette consolidation les grains ont un mouvement d ensemble vers le bas. Ce mouvement force l eau intergranulaire à percoler vers la surface. Ainsi, une fois le béton mis en place dans son coffrage, une pellicule d eau claire apparaît progressivement à sa surface. En fait, pendant la période dormante du béton, les particules solides qui sont plus denses que l eau, sédimentent. La sédimentation des grains est très lente, par conséquent le débit d eau exsudée est modeste. Ainsi, la pellicule d eau ne sera visible que si le débit d évaporation à la surface du béton est inférieur au débit d eau exsudée : c est le ressuage. Le ressuage est un type de ségrégation où les particules solides ont un mouvement général inverse à celui du liquide. Ce mouvement se traduit par le manque de cohésion de la pâte. La quantité d eau ressuée sera de toute façon égale à la quantité d eau stagnante ajoutée à celle déjà évaporée. Figure 2 : Exemple de ressuage de la pâte de ciment La plupart des auteurs montrent que le débit d eau ressuée est constant dans une première partie puis décroît lentement jusqu à s annuler (POWERS [6] ). La caractérisation du ressuage peut éventuellement se faire par mesure de la hauteur d eau, c'est-à-dire, elle consiste à prélever l eau ressuée et à quantifier son volume. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 7

8 II- SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE b)- Le ressuage En plus de la consolidation, s ajoute le départ de l eau du à l évaporation. Par temps chaud et/ou sec, l eau ressuée en surface peut s évaporer très rapidement. Dans ce cas, il se forme un système complexe de ménisques entre les grains (Figures 3 & 4). Figure 3: Formation des ménisques en surface et à l intérieure de la pâte Figure 4: Représentation schématique du liquide lié entre 2 particules Ces ménisques capillaires, correspondant à la succion, qui n est autre que la pression capillaire, engendrent une attraction entre les grains. La variation de pression d eau, consécutive à la formation d un ménisque, est négative. Les pores deviennent de plus en plus petits sous l action de la pression capillaire et l eau interstitielle apparaît en surface. [1] La pression capillaire ne s applique que sur la surface mouillée des grains. Cette dernière est d autant plus faible que la pression capillaire est grande. Le retrait commence lorsque la pression capillaire, à l intérieur de la phase liquide, se développe tout en exerçant une pression négative, qui entraîne des contraintes verticales et horizontales. Elle augmente à vitesse croissante jusqu'à ce qu'elle atteigne un maximum, c est la pression maximale ou pression capillaire critique. Une fois la pression maximale atteinte, elle diminue rapidement [7]. L air pénètre dans le système poreux, en commençant par les plus gros pores, le système devient ainsi instable. La vitesse de retrait augmente avec la pression capillaire, et se stabilise après que la pression maximale soit atteinte. Ainsi, l eau restante ne peut pas remplir tous les vides dans le système dispersé, plus longtemps. Elle est maintenue dans de petits capillaires et dans les ménisques. Le développement de la pression capillaire dans le matériau frais, ne dépend pas uniquement de l évaporation, mais aussi de la distribution de la taille (la structure) des particules, notamment des pores. [8] Plus l espace entre les particules est petit, plus l élévation de pression pour une évaporation donnée est importante. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 8

9 II- SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 1.3 Le retrait endogène Le retrait endogène a deux origines : l une chimique et l autre physique. Les recherches déjà menées sur le retrait endogène montrent que c est un phénomène majeur pour tous les bétons présentant une compacité élevée et une distribution poreuse fine. a)- Le retrait d origine chimique : la contraction de Le CHATELIER En 1900, Le CHATELIER découvre la contraction de la matrice cimentaire et ce phénomène porte désormais son nom. Plusieurs chercheurs ont étudié ce phénomène dont la mesure reste délicate à effectuer. Dans la réaction d hydratation du ciment, le volume des hydrates formés (Vh ) est inférieur à la somme des volumes de ciment anhydre (Va) et de l eau consommée (Ve), ceci est présenté mathématiquement par l équation suivante et schématiquement dans la figure 5: Vh = Va + Ve - V (23) Figure 5: Présentation schématique de la contraction de Le Châtelier. Ce phénomène provoque une diminution de volume comprise entre 8 et 10% de la somme des volumes des constituants de ciment anhydre et d eau. Pour la pâte de ciment, il est compris entre 8 et 12%, (ce qui conduit alors à un retrait linéique potentiel de l ordre de 3 à 4%) [5]. La contraction Le Châtelier n est donc nullement liée au rapport E/C (eau/liant), à la quantité d eau ou à la quantité de ciment introduit, elle dépend uniquement, et de façon proportionnelle, de la quantité d hydrates formés. Cependant, le rapport : contraction LE CHATELIER sur volume total de la pâte, varie en fonction du rapport E/C. Cette diminution totale du volume de la pâte de ciment n est toutefois pas représentative de la variation du volume externe apparent. En effet, comme l a constaté LE CHATELIER, la variation du volume externe apparent peut parfois donner un gonflement. Cette différence provient de la création des vides dans les pores capillaires initialement remplis d eau. La formation des vides qui pourrait être engendrée par la contraction LE CHATELIER est empêchée par un apport constant d eau de l extérieur vers les pores capillaires, ce qui compense la diminution de volume due à l hydratation, voire même, permet l augmentation du volume de la pâte de ciment. Toutefois, ce mécanisme est limité dans le temps, car avec l hydratation, la perméabilité de la pâte diminue et l arrivée de l eau de l extérieur vers l intérieur se fait plus difficilement. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 9

10 II- SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 2. L hydratation de la pâte de ciment Ce phénomène fait intervenir à la fois : - Des réactions chimiques exothermiques de ses constituants avec l eau, - Des réactions physiques, liées au développement microstructural du béton, - Des réactions mécaniques, car les réactions précédentes conduisent à des cinétiques variables et des performances modulées en conséquence. Elle est définie comme un processus qui repose sur des mécanismes complexes agissant simultanément, c est à dire, la dissolution du ciment anhydre, la précipitation d hydrates et la formation d une solution sursaturée. Lorsque les concentrations en ions sont telles que les produits de solubilité des hydrates sont atteints, un processus de germination se déclenche. La précipitation des hydrates, en consommant les ions en solution, agit comme une pompe. Ceci est de nature à accélérer un régime de dissolution rapide. Cette précipitation consomme de l eau et petit à petit, les hydrates vont remplacer le volume occupé par l eau et les grains de ciment anhydre. L eau diminue au profit du solide entraînant alors une réduction de porosité. Avant d aller plus loin dans le processus d hydratation de la pâte de ciment, intéressons-nous d abord, aux différents constituants du ciment. L hydratation du ciment fait intervenir les réactions chimiques de ces différents constituants avec de l eau. Elle se déroule en 4 phases : a)- La période de gâchage Dès le gâchage, la dissolution des différents composés du ciment pour former : - Le silicate de calcium hydrate, appelé C-S-H, en notation cimentière, il s agit d un composé mal cristallisé et de structure intermédiaire entre les gels et les cristaux. - La chaux hydratée Ca(OH) 2 ou CH en notation cimentaire, appelée portlandite. Composé bien cristallisé en forme de feuillets hexagonaux. b)- La période dite «dormante» Pendant quelques heures, les réactions précédentes se poursuivent lentement, c est la période durant laquelle la quantité des hydrates formés et la consommation d eau sont très faibles et le béton reste maniable. La fin de cette période est marquée par l augmentation du flux thermique. c)- La période de prise Les cristaux de portlandite et les C-S-H s enchevêtrent alors et remplissent peu à peu les pores, petit à petit la pâte prend de la consistance : c est le début de la prise. Le matériau devient de plus en plus dense et solide. d)- La période de durcissement Au bout de plusieurs heures, la couche d hydrate, enrobant les grains de silicates, devient assez épaisse, pour diminuer la diffusion des ions et de l eau. L hydratation est ralentie, mais se poursuit tant qu il reste de l eau dans les pores capillaire. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 10

11 II- SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE Synthèse intermédiaire La synthèse bibliographique permet de rendre compte de la complexité du comportement des matériaux cimentaires. Elle a rappelé les principaux mécanismes et phénomènes physicochimiques liés au retrait et à l hydratation des matrices cimentaires aux jeunes et très jeune âges. Le premier de ces mécanismes, concerne les déformations endogènes qui se développent aux jeunes et très jeune âges des matrices cimentaires : nous nous sommes intéressés à la double origine (physico-chimique et thermique) de ces déformations, qui a déjà fait l objet d analyse bibliographique complètes dans diverses publications (MITANI [5] ). Nous avons rappelé les différents principes de mesure du retrait aux jeunes et très jeune âges, ainsi que leurs principaux avantages et inconvénients. L évolution de ces déformations endogènes dépend non seulement de certaines conditions environnementales et de la géométrie de l ouvrage, mais aussi du processus d hydratation. L hydratation de la pâte étant le second mécanisme étudié ici. Ainsi, l hydratation des différents constituants du clinker produit des hydrates qui entraînent une évolution de la microstructure de la matrice cimentaire. Il s ensuit des conséquences d ordre physique et mécanique de la structure cimentaire. Sur le plan physique, l hydratation conduit à des variations dimensionnelles de la structure liées aux différents mécanismes à l origine du retrait. Sur le plan mécanique, l hydratation réduit peu à peu la porosité du matériau. Elle continue jusqu à consommation totale des grains anhydre (sous réserve d eau suffisante pour satisfaire la réaction), laissant ici place aux hydrates formés. Alors, un ensemble de moyens expérimentaux est mis en œuvre afin de mieux évaluer le comportement du béton aux jeunes et très jeune âges. Les différents dispositifs d essais et protocoles expérimentaux sont présentés dans le chapitre qui suit. Ce dernier présente toute la campagne d essais à réaliser pour l étude du comportement des matériaux cimentaires en vue d une meilleure compréhension. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 11

12 III - MATERIELS ET METHODES 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 12

13 III- MATERIELS ET METHODES 1. La composition des bétons La compréhension des différents mécanismes de retrait et d hydratation de la pâte de ciment, décrits dans la bibliographie, passe nécessairement par l étude du comportement du matériau à partir d un bon nombre d essais. Pour ce faire, le choix des matériaux constituant le béton a été fait au préalable. Par la suite, il a fallu mettre au point différentes formulations de béton, différents dispositifs expérimentaux et définir le mode opératoire pour chaque essai à réaliser. Les différents matériaux utilisés (voir annexe 8, p. ) sont les suivants : - Le ciment portland : CEM I 52,5 N, de densité 3.14, - Sable silico-calcaire, constitué granulats recomposés dont la classe granulaire est 0/4, de densité 2.62 avec un coefficient d adsorption de 0.8%. - Gravier silico-calcaire constitué de gravillons naturels dont la classe granulaire est 5.6/11.2, de densité 2.54 avec un coefficient d adsorption de 1.3%, - Adjuvant multi-dosage de densité Les formulations de bétons sont les suivantes : Constituants E eff /C = 0.60 E eff /C = 0.45 E eff /C = 0.35 Ciment (Kg) Sable (Kg) Gravier (Kg) Superplastifiant (% pds ciment) Eau efficace(kg) Eau totale(kg) Eau d apport du superplastifiant (Kg) Masse volumique théorique (kg/m3) Tableau 1 : Formulations de béton. (Voir Annexe 5, p.73 à 75). 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 13

14 III- MATERIELS ET METHODES 2. La campagne d essai pour l étude du comportement du béton au très jeune âge 2.1 Les conditions environnementales Les essais sont réalisés dans un tunnel ventilé (voir photo ci-dessous). Dimensions du tunnel : 3x0.6x0.15m. Conditions environnementales dans le tunnel ventilé: HR = 52% (± 3%), T= 20 C (±2 C). Vitesse du vent : 5m/s (±1m/s). Figure 6: La soufflerie pour les essais au très jeune âge. 2.2 Essais avec vent a)- Mesure de la pression capillaire Le dispositif expérimental permet de mesurer la pression capillaire pendant 24h Les capteurs de pression ont été préalablement étalonnés. La mesure se termine lorsque la diminution de pression mène à une vaporisation de l eau interstitielle. La céramique poreuse va alors se trouver en contact avec la phase gazeuse et une phase liquide ; une bulle de vapeur a d ailleurs tendance à remonter dans le tube du capteur. A cette échéance la mesure n est plus possible (détail de l essai est présenté en annexe 1, p.32). b)- Mesure de la perte de masse La méthode expérimentale proposée repose sur un suivi de pertes de masse d éprouvette de béton. L essai consiste à mesurer la quantité d eau qui s évapore d une éprouvette de béton. Les mesures de pertes de masse sont effectuées sur des cylindres 16x7 cm posées sur des balances enregistreuses. Chaque cylindre offre une surface d évaporation de 200 cm². La perte de masse Pm (t) est définie par le rapport : P m (t) = [m(t)- m 0 ]/m 0. Où m 0 est la masse de l éprouvette après coulage et m(t) est la masse de l éprouvette à l instant t. (détail de l essai est présenté en annexe 1, p.34). 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 14

15 III- MATERIELS ET METHODES c)- Evaluation de la sensibilité à la fissuration Les surélévations sont placées au fond du moule pour initier la fissuration. Le temps d apparition des fissures visibles est compté à partir de l introduction de l eau dans le malaxeur. Par fissure visible, nous entendons une fissure présentant une ouverture supérieure à 20 µm. Au cours de l essai, on mesure l âge d apparition de la fissure centrale. Ensuite, huit heures après la confection, on prend une photo de la fissure que l on exploitera grâce à un logiciel d analyse d image. Pour cela, on mesurera la largeur maximale de la fissure, ainsi que sa longueur. L amplitude de la fissuration est l aire de fissuration, calculée comme le produit de la longueur par la largeur maximale. (détail de l essai est présenté en annexe 1, p.28). 2.3 Essais complémentaires sans vent a)- La mesure du retrait plastique et du tassement A l intérieur du moule, fabriqué pour l essai, sont placés un papier film et 2 plaques de minces PVC blanc, sur les côtés. Chacune d elles est collée sur la feuille avec un ruban adhésif, pour éviter tout contact entre le béton et le moule. Le carré reste à la surface du béton malgré un éventuel ressuage. Le déplacement du carré rapporté à la hauteur de l échantillon nous donne le tassement exprimé en µm/m. Le retrait plastique, exprimé en µm/m, est déduit de la somme des déplacements des deux plaques, divisée par la longueur de l échantillon. Il est à noter que c est une déformation moyenne, c'est-à-dire à mi-hauteur de l échantillon. (détail de l essai est présenté en annexe 1, p.29). b)- La détermination du temps de début de prise du matériau Relatif à la norme EN 480-2, le principe de l essai consiste en l observation de la pénétration d une aiguille dans le mortier jusqu à ce qu elle atteigne une valeur spécifiée. Le temps, écoulé entre l introduction de l eau dans le malaxeur et le moment où la distance entre l aiguille et la plaque de base est de 4mm, est le temps de début de prise du mortier. L essai de pénétration est répété toutes les 10 minutes. Le protocole d essai diffère de celui recommandé par la norme. Les échantillons ne sont pas immergés dans l eau mais plutôt recouverts de produit de cure, afin de respecter les conditions d essais de la campagne. Les essais de prise Vicat ont réalisés sur des bétons tamisé à 4mm, et sur les mortiers de béton équivalent. 2.4 Calcul du mortier de béton équivalent (MBE) Calculer un MBE consiste ainsi à remplacer les graviers du béton par du sable dont la surface développées des grains est égale à celle du gravier de l on ôte. Ainsi, il est nécessaire d évaluer la surface développée par chacun des granulats dans le béton. Pour ce faire, il faut admettre que les particules constituant les granulats sont des sphères parfaites, indéformables dans l eau, malgré leur porosité. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 15

16 III- MATERIELS ET METHODES Figure 7: Passage du béton au MBE A l intérieur de chaque tranche granulaire, la densité de la particule moyenne est considérée indépendante de sa taille et reste égale à celle du granulat considéré. La surface développée (SD) de l ensemble des gravillons représente la somme de l ensemble des surfaces calculées pour chaque tranche granulaire du mélange de gravillon (Si) [9] : Les résultats obtenus sont les suivant : SD = i S i (1) SD [sable] (mm²) SD [gravier] (mm²) Tableau 2: Résultats des surfaces Les essais en lieu dans un Langavant dans des conditions semi-adiabatiques (voir annexe1 p.35) 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 16

17 IV RESULTATS ET INTERPRETATIONS POUR LA FORMULATION E EFF /C= /05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 17

18 IV- RESULTATS ET INTERPRETATIONS 1. La formulation de béton E eff /C=0.45 a)- L évaluation de la sensibilité à la fissuration : Pour la formulation E eff /C=0.45, la fissuration apparaît en moyenne (pour l ensemble des trois gâchées) au bout d une 1h20, après la mise en place du matériau. A maniabilité constante, l âge et l aire de fissuration varient respectivement entre 1h et 1h50 et entre 1.05 et 1.89cm². Cette fissuration précoce peut aussi s expliquer par : - l augmentation de la compacité ou la cohésion du matériau, - la quantité d eau gâchage présente dans la formulation. - l effet du superplastifiant sur l établissement des liaisons intergranulaires b)- Déformations verticales et horizontales Comme pour la fissuration, l essentiel du retrait et du tassement se produisent dans les deux premières heures qui suivent la fabrication, soit avant prise (supposée entre 3h et 4h). La diminution de la porosité, liée à un tassement important, entraîne la diminution de la pression de l eau interstitielle, suite à l apparition de ménisques en surface. L apparition de la pression capillaire précède la fissuration de l éprouvette c)- Dévellopement de la pression capillaire Le développement de la pression capillaire survient très tôt et chute brutalement avant même la prise, cette chute traduit le contacte entre une phase liquide et gazeuse d)- la perte de masse Lorsque le tassement se stabilise, c'est-à-dire, environ au bout de 2h, la perte de masse, pour l ensemble des gâchées est inférieure à 0.8%, un peu moins de la moitié de l évaporation qui se produit pendant le développement des déformations plastiques endogènes, contre seulement la moitié (0.4% en moyenne) à l âge de la fissuration (date à laquelle l amplitude du retrait endogène est maximale). L évaporation devient négligeable au bout de 5h. A partir des déformations plastiques et de phénomènes corollaires, le suivi de la microstructure du matériau a été possible. En regroupant toutes les données sur un même graphe, l évolution microstructurale a été tracée sur la figure 8, ci-dessous. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 18

19 IV- RESULTATS ET INTERPRETATIONS Période dite de «dormante» Période de prise Suspension de la pâte Floculation de la pâte Structuration de la pâte suivie d une stabilisation des déformations P r e s s io n c a p illa ir e ( k p a ) D é f o r m a t io n s ( x µ m /m ) Âge de 8 fissuration 9 (sans cure) 10 Temps (heures) Retrait total Tassement Pression capillaire sans cure Début de prise Pertes de masse sans cure P e r t e d e m a s s e ( x 0.1 % ) Figure 8 : Evolution microstructurale du béton. Ainsi, il est possible de distinguer trois principales phases : - Avant la fissuration (cette phase traduit la consolidation de la pâte), - Avant la prise du matériau (cette phase traduit la dessiccation de la pâte de ciment), - Pendant la prise du matériau (cette phase traduit la structuration du matériau). Ces phases permettent de décrire le phénomène d hydratation de la pâte de ciment, car il est possible de simuler l évolution de la quantité d eau pendant le phénomène d hydratation, c'est-à-dire cette dernière forme une phase continue pendant la période de gâchage et devient de plus en plus discontinue au fur et mesure que les réactions d hydratation avancent dand le temps. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 19

20 IV- RESULTATS ET INTERPRETATIONS 2. Les résultats obtenus sur mortier de béton équivalent (MBE) Le flux de chaleur du MBE est plus important que celui de son béton associé, quant tenu de la quantité de ciment qui est plus importante dans le mortier. Matériau MBE Bétons Prise Vicat (h) 5h30 3h30 Température ( C) Tableau 3 : Comparaison MBE et béton. Cependant la prise Vicat réalisée diffère d un matériau à un autre. En comparant les formulations de bétons et MBE associés, il est alors possible de vérifier que les MBE de formulations très différentes, ne permettront pas de prédire les mêmes informations sur le comportement du béton associé. Car la fluidité initiale des bétons est différente de celle des MBE associés. On peut résumer l ensemble des ses résultats au moyen du schéma suivant : Distance intergranulaire MBE Béton Figure 9 : Différence entre bétons et MBE Quantité d eau Du fait que les distances intergranulaires sont plus grandes pour les MBE que pour les bétons, cela peut expliquer le fait que les bétons aient une prise beaucoup plus rapide que celle des MBE associés. Cette différence de temps de prise peut être liée à : - La quantité d adjuvant, qui est plus importante pour le MBE, conduit à un ralentissement de la cinétique d hydratation et une modification de la chimie de la prise (si les hydrates se forment moins vite, la phase de percolation sera retardée). - La fluidité du matériau, les granulats sont noyés dans la pâte très liquide du MBE et jouent ainsi un rôle mécanique faible, au moins en début de prise. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 20

21 IV- RESULTATS ET INTERPRETATIONS En superposant le suivi thermique du MBE à la courbe de retrait plastique endogène du béton qui lui est associé, il apparaît que le gonflement maximal du béton correspond au temps au bout duquel la vitesse de réaction du MBE est maximale. Il donc possible de supposer que lorsque le matériau s échauffe, le retrait plastique endogène diminue. E eff /C=0, Suivi thermique (x 0,1 C) Retrait endogène (µm/m) Temps (h) Retrait endogène du béton temps de la vitesse max.de réact. MBE Echauffement MBE L intérêt du suivi thermique du MBE, permet d apporter des informations complémentaire vis-à-vis des béton, notamment sur les déformations endogènes. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 21

22 CONCLUSION Ce travail vise à apporter une meilleure compréhension du comportement des bétons, d une part au très jeune âge et d autre part au jeune âge, à travers l étude des mécanismes à l origine du retrait des matériaux cimentaires, et du phénomène d hydratation de la pâte de ciment. Pour ce faire, l influence de la cure, sur le retrait et l hydratation du béton a été étudiée à travers plusieurs essais. La synthèse bibliographique réalisée sur le comportement du matériau au très jeune âge et au jeune âge, a permis de présenter l état de l art, tout d abord, sur les différents mécanismes qui se produisent après la mise en place du matériau, ensuite, sur l effet de paramètres de composition qui influent sur la fissuration à l état frais, et enfin, sur l influence de la cure sur le retrait. L ensemble des informations issues de cette synthèse, nous a permis de nous positionner vis-à-vis de la problématique qui nous a été posée et de mettre en place des moyens expérimentaux afin d atteindre les objectifs de la thèse. Nous avons mis au point un banc d essai des déformations du matériau et des phénomènes corollaires (pression capillaire, pertes de masse, taux d hydratation). En présence et en absence de vent, suivant les conditions environnantes définies dès le départ (HR = 50% et T ( C) = 20), les déformations horizontales et verticales, la pression capillaire et la fissuration se produisent uniquement dans la phase plastique du matériau, c'est-à-dire durant les cinq premières heures qui suivent la période de gâchage. L amplitude des déformations, développement de la pression capillaire et la fissuration sont liées par le vent, qui est à l origine d une évaporation très rapide en surface. Il en ressort de l ensemble de cette étude que la maîtrise du comportement au très et jeune âge nécessite la connaissance des diverses transformations du matériau pendant ces périodes. Ainsi, l étude de l influence de la cure sur le comportement des bétons au très jeune âge et au jeune âge doit se poursuivre sur plusieurs niveaux : Etablir un lien entre la rhéologie et la capacité de déformation du matériau. Modéliser le mécanisme de fissuration lié au retrait en se basant l hydratation de la pâte de ciment. Enfin, L intérêt du suivi thermique du MBE, permet d apporter des informations complémentaire vis-à-vis des béton, notamment sur les déformations endogènes. L étude menée sur les mortiers et bétons associés montrent qu il n existe pas de relation générale permettant de passer des propriétés des uns à celles des autres. Chaque relation présupposée doit, en fait, être testée et confirmée par d autres essais, avant d être utilisée. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 22

23 BIBLIOGRAPHIE [1] V. SLOWIK, M. SCHMIDT & R. FRITZSCH: Capillary pressure in fresh cement-based materials and identification of the air entry value. Ed. Cement & Concrete composites, [2] T. A. HAMMER : The relationship between settlement and plastic shrinkage of high strength concrete. SINTEF Civil and Environmental Engineering Cement and Concrete, Norway, Octobre [3] P. ACKER, L. BARCELO, S. BOIVIN & AL.: Early age shrinkage of concrete: back to physical mechanisms. Concrete science and Engineering (Revue RILEM), Volume 3, n 10, June [4] L. JOSSERAND : Ressuage des bétons hydrauliques. Thèse de doctorat, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, Octobre [5] H. MITANI : Variations volumiques des matrices cimentaires aux très jeunes âges : approche expérimentale des aspects physiques et microstructuraux. Thèse de doctorat, Ecole National des Ponts et Chaussées, Février [6] T.C. POWERS: The properties of fresh concrete. J. Wiley & Sons, Inc. pp New York, USA, [7] P. TURCRY: Retrait et fissuration des bétons autoplaçants, influence de la formulation. Thèse de doctorat, Ecole Centrale de Nantes, [8] S. AMZIANE & N. ANDRIAMANANTSILAVO: Prediction of cement paste pore water pressure variations during setting period. Advances in Cement Research, January [9] Projet National CALIBE : La maîtrise de la qualité des bétons. Ed. Presses de l Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, /05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 23

24 TABLE DE FIGURES ET DE TABLEAUX 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 24

25 Tableau 1 : Formulations de béton Tableau 2: Résultats des surfaces Tableau 3 : Comparaison MBE et béton Tableau 4: Formulations de béton Tableau 5: Formulation du mortier de béton équivalent. [9] Figure 1: Schématisation de la consolidation de la pâte de ciment... 6 Figure 2 : Exemple de ressuage de la pâte de ciment... 7 Figure 3: Formation des ménisques en surface et à l intérieure de la pâte... 8 Figure 4: Représentation schématique du liquide lié entre 2 particules... 8 Figure 5: Présentation schématique de la contraction de Le Châtelier... 9 Figure 6: La soufflerie pour les essais au très jeune âge Figure 7: Passage du béton au MBE Figure 8 : Evolution microstructurale du béton /05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 25

26 ANNEXES 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 26

27 ANNEXE 1 : Protocoles expérimentaux 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 27

28 Evaluation de la sensibilité à la fissuration Le dispositif de fissuration est inspiré de celui utilisé par Soroushian et Ravanbakhsh : «control of plastic shrinkage cracking with specialty cellulose fibers». ACI Materiels Journal, 95(4), July-August MATERIEL NECESSAIRE Un moule prismatique en bois (40x20x7cm). 2 surélévations triangulaires de dimensions 6x3.5x20 cm (base-hauteur-largeur). 1 surélévation triangulaire de dimensions 9x5.5x20 cm. Une règle à araser. Un appareille photo numérique. Logiciel de traitement d images (ici, on a utilisé le logiciel Analysis) MISE EN PLACE DE L EPROUVETTE Le remplissage du moule se fait en une seule couche. Le serrage du béton se fait à la table vibrante pendant 5 secondes (+/- 2 secondes), puis l arasement se fait à la règle. LE PROTOCOLE D ESSAI L essai se déroule dans une salle climatisée régulée en température (20 C) et en hygrométrie (HR = 50%), les éprouvettes sont placées dans un tunnel ventilé dont la vitesse de vent a été préalablement réglée à 5m/s. Les surélévations sont placées au fond du moule pour initier la fissuration. Remplir le moule de béton, piquer et araser par la suite. Pulvériser 16 g de produit de cure sur la surface d une seule éprouvette, de façon homogène. Disposer les moules dans le tunnel ventilé (de façon à accélérer le séchage). Le temps d apparition des fissures visibles est compté à partir du temps de gâchage. Par fissure visible, nous entendons une fissure présentant une ouverture supérieure à 20 µm. Au cours de l essai, on mesure l âge d apparition de la fissure centrale ; puis, huit heures après la confection, on mesure la largeur maximale de la fissure, à partir de l image de la fissuration, grâce un logiciel de traitement d image. L amplitude de la fissuration est l aire de fissuration, calculée comme le produit de la longueur et la largeur maximale. Les résultats sont ensuite représentés graphiquement afin de pouvoir corréler l âge d apparition des fissures et l aire de fissuration. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 28

29 Figure 1 : Dispositif de fissuration. Figure 2 : Vue en coupe du dispositif de fissuration 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 29

30 La mesure du tassement et du retrait au très jeune âge MATERIEL NECESSAIRE Le moule de retrait: c est un moule prismatique en acier recouvert de téflon, de dimensions 7x7x28 cm. Les deux extrémités sont percées en leur centre d une ouverte circulaire. Chevilles plastiques et vis : de diamètre Ø 6x 30mm, insérées au niveau des plaques PVC Polyane : pour recouvrir l intérieur du moule. Plaques PVC : elles sont deux, représentées par des plaques minces en PVC blanc, de dimensions 6.8x6.7x0.4 cm. Le talc Le moule cylindrique : Ø16 cm et 32 cm de hauteur, pour le tassement. Le papier filtre : diamètre Ø15 cm La pierre poreuse : diamètre Ø15 cm Le plateau circulaire surmonté d une tige métallique : diamètre Ø15 cm Les capteurs de déplacement LVDT (Voir annexe 5, pour les courbes d étalonnages). Règle à araser Une centrale d acquisition MISE EN PLACE DE L EPROUVETTE Le remplissage du moule se fait en une seule couche pour le moule de retrait, et en deux couches pour le moule de tassement. Le serrage du béton se fait avec l aiguille vibrante pendant 5 secondes (+/- 2 secondes), puis l arasement se fait à la règle. LE PROTOCOLE D ESSAI POUR LE RETRAIT PLASTIQUE Pour un matériau donné, trois essais sont donc à réaliser pour obtenir un fuseau de courbe de retrait plastique. Les éprouvettes sont conservées dans une salle régulée en température (20 C) et en hygrométrie (HR = 50%) Veiller à ce que le moule soit correctement vissé, que capteurs LVDT soient bien installer et réglés aux deux extrémités du moule, là où les ouvertures ont été faites. Placer les vis (huilées) aux 4 orifices des plaques PVC et le recouvrir avec les chevilles plastiques Saupoudrer l intérieur du moule de talc, pour limiter les frottements entre téflon et polyane. Placer à l intérieur du moule, le polyane et les 2 plaques de minces PVC. Chacune d elles sont collées au polyane avec un ruban adhésif, pour éviter tout contact entre le béton et le moule. Remplir le moule et effectuer la mise en place du matériau, puis lancer l acquisition. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 30

31 LE PROTOCOLE D ESSAI POUR LE TASSEMENT Les éprouvettes sont conservées dans une salle régulée en température (20 C) et en hygrométrie (HR = 50%) Remplir le moule et effectuer la mise en place du béton. Placer le papier filtre imbibé d eau à la surface du matériau. Déposer en suite la pierre poreuse, qui a été préalablement saturée en eau. Placer le plateau cylindrique, ensuite disposer la pointe du capteur LVDT sur la tige qui surmonte le plateau cylindrique. Lancer l acquisition. Les deux types d éprouvettes sont étudiés sans mode de cure Le plateau cylindrique reste à la surface du béton malgré un éventuel ressuage. Le déplacement du plateau rapporté à la hauteur de l échantillon nous donne le tassement exprimé en µm/m. Le retrait plastique, exprimé en µm/m, est déduit de la somme des déplacements des deux plaques, divisée par la longueur de l échantillon. Il est à noter que c est une déformation moyenne, c'est-à-dire à mi-hauteur de l échantillon. Capteur LVDT Capteur LVDT Plateau circulaire Pierre poreuse Papier filtre Plaque PVC Vis insérée dans la cheville Moule 16 x 32 cm Figure 1 : Schéma du dispositif de la mesure du tassement Figure 1a : Schéma du dispositif de retrait plastique Figure 2: Dispositif de fissuration. Figure 2b : Dispositif de retrait plastique. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 31

32 La mesure de la pression capillaire Les essais sont réalisés dans une salle climatisée à 20 C et 50% d humidité relative. Les éprouvettes peuvent être soumises à plusieurs conditions. MATERIEL NECESSAIRE Un moule cylindrique 11x7 cm. Céramiques poreuses (Ø = 6mm). Capteurs de pression et support (gamme de pression Kpa). Tube capillaire (Ø = 4mm et 8mm). Réservoir d eau désaérée Règle à araser. Pompe à eau Seringue Centrale d acquisition. MISE EN PLACE DE L EPROUVETTE Le remplissage du moule se fait en deux couches. Le serrage du béton se fait avec l aiguille vibrante pendant 5 secondes (+/- 2 secondes), puis l arasement se fait à la règle. LE PROTOCOLE D ESSAI L essai dure 24 heures, le dispositif expérimental permet de mesurer la pression de l eau capillaire pendant 24h environ. Les capteurs de pression ont été préalablement étalonnés en usine, réglés et connectés à l alimentation électrique et aux tubes plastiques. Le remplissage des tubes plastiques et des capteurs de pression en eau désaérée s effectuent en 30 minutes. La mise en place du matériau s effectue en 5 minutes, suivie de 15 minutes pour la pulvérisation du produit de cure, la pose du film plastique et la disposition des moules dans le tunnel ventilé. Les essais débutent donc environ 30 minutes après l introduction de l eau dans le malaxeur. La saisie automatique des données se fait toutes les 10 minutes. Installer et régler les capteurs de pression sur le dispositif expérimental. Remplir le moule de béton à mi-hauteur. Installer la céramique poreuse dans l orifice du moule et terminer la mise en place. Pulvériser le produit de cure sur un des 3 moules confectionnés, et couvrir un deuxième avec un film plastique. Installer les moules avec produit de cure et sans mode de cure, dans le tunnel ventilé. Lancer l acquisition. L extrémité de la sonde ne dépasse pas de l orifice. Lors du remplissage des tubes, s il ya des remontés de bulles, les en lever à l aide d une seringue, ou les faire remonter jusqu au réservoir d eau du capteur de pression. 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 32

33 La mesure se termine lorsque la diminution de pression mène à une vaporisation de l eau interstitielle. La céramique poreuse va alors se trouver en contact avec la phase gazeuse et une phase liquide ; une bulle de vapeur a d ailleurs tendance à remonter dans le tube du capteur. A cette échéance la mesure n est plus possible. Capteur de pression Céramiques poreuses 70 mm Figure 1 : Dispositif de la mesure de la pression capillaire Figure 2 : Schéma du dispositif de la mesure de la pression capillaire 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 33

34 La mesure de pertes de masse MATERIEL NECESSAIRE Balances électroniques (portée 6kg) Une centrale d acquisition pilotée par un ordinateur Moules cylindriques 16x7 cm. Règle à araser MISE EN PLACE DE L EPROUVETTE Le remplissage du moule se fait en une seule couche. Le serrage du béton se fait avec l aiguille vibrante pendant 5 secondes (+/- 2 secondes), puis l arasement se fait à la règle. PRINCIPE DE L ESSAI Des balances électroniques reliées à la centrale d acquisition, permettent de mesurer la perte d eau par évaporation des éprouvettes. Trois types d éprouvettes sont étudiés selon 3 modes de cure: - 1 er : recouverte d un capuchon plastique, auquel on rajoute du chatterton pour une meilleure étanchéité. - 2 ème : recouverte de produit de cure, le Masterkure 114 dont le dosage est de 200g/m², ce qui correspond à 4g pour l éprouvette. Il est appliqué très près de la surface à l aide d un pulvérisateur de 500 ml. Une protection est placée tout autour de l éprouvette pour éviter la dispersion du produit. - 3 ème mode: sans cure. Une fois que le béton ait été mis en place, pulvériser 4 g de produit de cure sur la surface d une seule éprouvette. Disposer deux éprouvettes dans le tunnel ventilé et la troisième dans la salle régulée en température et hygrométrie. La perte de masse, Pm est déterminée suivant la relation suivante : Pm(t) = [m(t)- m 0 ]/m 0. Avec, m(t) : la masse à l instant t, et m 0 : la masse initiale de l éprouvette. Moule 16x7 cm 2345 Balance électronique Figure 1 : Dispositif de la mesure de perte masses Figure 2 : Schéma du dispositif de la mesure de la perte de masses 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 34

35 PREPARATION DU MORTIER DE BETON EQUIVALENT 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 35

36 Exemple de calorimètre semi - adiabatique 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 36

37 ANNEXE 2 : Calculs de différentes données pour le mortier de béton équivalent 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 37

38 1. Le calcul de la composition du mortier de béton équivalent [1] La correction granulaire du mortier est généralement réalisée à partir des sables de béton. Pour notre étude un seul type sable (granulométrie 0/4) et de gravier (granulométrie 5.6/11) a été utilisé. Les trois formulations de bétons étudiées, sont les suivantes : Constituants E eff /C= 0.60 E eff /C= 0.45 E eff /C= 0.35 Ciment (kg) Sable (kg) Gravier (kg) Eau (kg) Superplastifiant (kg) 1,200 3,325 5,200 Tableau 4: Formulations de béton. Le bilan des compositions du mortier MBE est présenté dans le tableau 2, cidessous. Constituants E eff /C= 0.60 E eff /C= 0.45 E eff /C= 0.35 Ciment (kg) Sable (kg) Eau (kg) Superplastifiant (kg) 1,929 5,351 8,413 Tableau 5: Formulation du mortier de béton équivalent. [9] 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 38

39 2. Le calcul de l échauffement (le suivi thermique) [3] La mesure de l échauffement consiste à relever à des instants déterminés, la température de l échantillon d essai et celle de l échantillon inerte placé dans le calorimètre de référence. A chaque relevé de température l échauffement de l échantillon d essai, θ t, est déterminé comme la différence entre la température de l échantillon d essai, T s, et celle de l échantillon inerte T r, placé dans le calorimètre de référence : θ t = T s - T r (1) Selon la norme NF EN 196-9, il est nécessaire de faire au moins un relevé au cours des 30 premières minutes, suivi par des relevés effectués au moins toutes les 1h pendant les premières 24h ; 4h au cours du deuxième ; 6h jusqu à la fin de la période d essai. La fréquence de ces mesures peut être accrue en fonction du des caractéristiques du ciment étudié. 3. Le calcul de la chaleur d hydratation [3] La chaleur d hydratation, Q, exprimée en joules par gramme de ciment, au temps écoulé, t, est calculée au moyen de l équation suivante (le 1 er terme : chaleur accumulée, 2 ème terme : perte de chaleur vers l extérieur) : Avec : Q = [(c/ m c )* θ t ] + [(1/ mc)* α * θ t *dt] (2) m c = masse du ciment contenu dans l échantillon d essai (g) ; θ t = échauffement de l échantillon d essai à l instant t, (K) ; c = capacité thermique totale du calorimètre (J/K) = 0.8 (m c +m s ) + 3.8m w + 0.5m b + µ ; m s = masse de sable (g) ; m w = masse d eau (g) ; m b = masse de la boîte à mortier vide avec couvercle (g) ; µ = capacité thermique du calorimètre vide (J/K/g) ; t = durée d hydratation (h) ; α = coefficient de déperdition thermique totale du calorimètre (J/h/K). 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 39

40 ANNEXE 3 : Formulation des bétons 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 40

41 Ecole des Mines d'alès composition de béton Etude : Essais rhéologique sur la formulation de E eff /C = 0,45 Date : 18/02/2009 désignation du béton : B Responsable de l'étude : Mbemba Elanga CONSTITUANTS DENSITE DOSAGE POUR DOSAGE POUR SPECIFIQUE 1 m 3 (kg) 30 L (kg) Ciment : CEM I/ 52,5 N (PM-ES) CALCIA, de l'usine de Beaucaire 3, ,50 Filler calcaire: Sable : 0/4 mixes Aigues vives (Lazard) Abs.= 0,80% 2, ,93 Gravier : 5,6/11,2 naturel AiguesVives (Lazard) Abs.= 1,30% 2, ,69 superplastifiant : Sika Viscocrete tempo 12 E.S.= 30% 1,06 3,33 0,100 Eau totale : 1,00 175,12 5,254 Eau efficace : 1, ,73 Masse volumique théorique (kg/m 3 ) 2382 Eeff/Léq 0,45 G/S 1,23 Affaissement 16,0 cm Eprouvette n 1 masse volumique du béton frais kg/m 3 Rc 28 (Mpa) Eprouvette n 2 masse volumique du béton frais kg/m 3 Rc 28 (Mpa) Eprouvette n 3 masse volumique du béton frais kg/m 3 Rc 28 (Mpa) Moyenne de la masse volumique du béton frais kg/m 3 Volume de pâte Volume total du béton 295,2 L 1007 L masse volumique du béton frais au pot de 5,328L 2383 kg/m 3 pourcentage d'air occlus 1,90 % Centre des Matériaux de Grande Diffusion 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 41

42 ANNEXE 4 : Fiche des produits 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 42

43 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 43

44 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 44

45 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 45

46 12/05/2009 COMPORTEMENT DES BETONS AU TRES JEUNE ÂGE 46