CHRYSO Serenis. Agent réducteur de retrait

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1 CHRYSO Serenis Agent réducteur de retrait

2 C H RY S O S e re n i s A g e n t r é d u c t e u r d e re t r a i t Le béton est un matériau vivant, siège de réactions chimiques lentes et par ailleurs soumis à des contraintes mécaniques ou physiques importantes. Ces contraintes font du béton un matériau «en mouvement» qui montre une tendance à se rétracter tout au long de son existence. Si le béton se révèle être un matériau de choix par les résistances élevées qu il présente, il est en revanche peu élastique et ne supporte que des déformations limitées. Lorsque les contraintes mécaniques dues au retrait du béton dépassent sa résistance à la traction, celui-ci se fissure. Les fissures constituent un problème de nature esthétique (notamment pour les dalles). Elles peuvent aussi avoir un impact sur les propriétés mécaniques du matériau, voire même mettre en défaut la durabilité du béton. En effet, si les fissures fragilisent l intégrité du béton, elles permettent également l infiltration d éléments agressifs pour le béton lui-même ou pour les armatures métalliques (eau, chlorures, gel ). Le retrait est une propriété intrinsèque du béton qu il est impossible de supprimer totalement. Il est toutefois possible d en diminuer largement les effets par des moyens appropriés, entre autres, grâce à l utilisation de l agent réducteur de retrait CHRYSO Serenis.

3 Causes et conséquences du retrait Quelles qu en soient les causes, les conséquences du retrait sont connues : fissures et tuilage principalement. Le retrait provient d un ensemble complexe d effets ayant des origines très différentes. Le retrait et le risque de fissuration On distingue trois types de retrait : -17 % Volume Eau 94 cm 3 Ciment totalement hydraté Ciment Anhydre 73 cm cm 3 Fig 1 : Retrait endogène ou contraction Le Chatellier Le retrait endogène est lié à la réaction d hydratation des grains de ciment. Le volume formé par le ciment hydraté est en effet inférieur à la somme des volumes d eau et de ciment nécessaires à la réaction : le volume du béton diminue au fur et à mesure de la réaction d hydratation initiant ainsi la fissuration. En pratique, le béton se «rétracte» tandis qu il fait sa prise (fig. 1). Le phénomène de tuilage (ou cintrage) des pièces ou éléments minces en béton constitue une autre conséquence du retrait. Comme l évaporation a principalement lieu en surface du béton, il existe une différence nette d humidité résiduelle entre le coeur et la surface du matériau. Ce gradient d humidité a pour conséquence un retrait beaucoup plus important en surface du matériau. Le résultat est une déformation différentielle. Physiquement, le béton se soulève à ses extrémités, ceci d autant que le rapport surface/volume est important. C est en particulier le cas pour les dallages. Le béton étant fragilisé en son centre, en cas de contraintes mécaniques importantes, il fissure, voire casse en 2 ou 3 parties (fig. 4). Fig. 4 : Phénomène de tuilage Fig. 2 : Fissures du béton dues au retrait plastique Fig. 3 : Fissure du béton due au retrait de séchage Le retrait plastique à jeune âge intervient alors que le béton est encore à l état frais. Quand l eau s évapore plus vite à la surface du béton que n afflue l eau de ressuage, la surface du béton s assèche. Le béton exerce une contrainte sur cette surface fragilisée et provoque ainsi une fissuration de profondeur variable selon l intensité du phénomène. Visibles dans les 24 heures, les fissures dues au retrait plastique sont généralement caractérisées par leur largeur significative (fig. 2). Le retrait de séchage démarre après la prise et peut provoquer des fissures dans les mois qui suivent le coulage du béton. Il est dû à l évaporation lente de l eau libre. La plupart des bétons sont en effet formulés avec une quantité d eau supérieure à ce que nécessite la stricte hydratation des grains de ciment. L eau en excès s évapore du béton en provoquant au cœur du matériau des contractions macroscopiques importantes, qui induisent des fissurations visibles à la surface du béton (fig. 3). Le mécanisme du retrait Quels que soient les «types» de retrait, le mécanisme physique est le même. Bien que compact, le béton reste un matériau poreux. En effet, entre les grains de ciments hydratés subsistent des espaces interstitiels, créant ainsi des pores de géométrie variable. C est dans ces pores que l eau de gâchage résiduelle se loge au jeune âge. L évaporation de l eau à jeune âge (retrait plastique) ou encore l évaporation de l eau en excès dans les mois qui suivent le coulage (retrait de séchage) amènent les pores à perdre graduellement l eau qu ils contiennent. Cette évaporation s effectue à l intérieur des pores au niveau des ménisques à l interface air/eau. Une différence de pression entre l eau interstitielle et l air apparaît alors, provoquant des contractions macroscopiques dans la masse du matériau. Le béton se contracte alors sur lui-même, ce qui provoque le retrait (fig. 5). Air Retrait Retrait Ménisque Grain de ciment Eau Grain de ciment Fig. 5 : Mécanisme du retrait

4 Solutions usuelles pour limiter le risque de fissuration Limiter le risque de fissuration avec CHRYSO Serenis Le retrait du béton est un phénomène inévitable. Il n existe pas de solution pour le supprimer totalement. Plusieurs leviers permettent cependant de réduire son amplitude et donc de limiter le risque de fissuration. On pourra entre autres : L utilisation de CHRYSO Serenis permet de réduire le risque de fissuration lié aux différents types de retrait. Son mode d action particulier lui permet en effet d agir aussi bien sur le retrait endogène et le retrait plastique que sur le retrait de séchage. Dans des circonstances standards, le béton montre un retrait à 28 jours d environ 0,04 % de sa longueur totale. Exceptionnellement, le retrait peut atteindre 0,08 % de la longueur coulée (soit 8 mm tous les 10 mètres). L utilisation de l agent réducteur de retrait CHRYSO Serenis permet de réduire jusqu à 80 % le retrait du béton. Optimiser la formule du béton en ajustant par exemple le rapport eau/ciment afin de réduire l eau en excès. Les superplastifiants dernière génération permettent par exemple, pour une fluidité équivalente du béton, de réduire significativement la quantité d eau de gâchage. Inclure des micro-fibres synthétiques à la formulation du béton. Les micro-fibres permettent en effet d augmenter la résistance à la traction du béton, et donc de le rendre plus résistant aux contraintes qu il subit. Utiliser un produit de cure qui permet de limiter le retrait plastique à jeune âge. Il forme en effet un film qui limite l évaporation à la surface du béton et réduit ainsi les risques de fissuration à jeune âge. En se positionnant à l interface air/eau des capillaires du béton, CHRYSO Serenis permet d abaisser la tension superficielle du liquide interstitiel contenu dans les pores du béton. Cette action permet de réduire la pression qu exerce l eau sur les parois des pores, et donc de réduire les tensions et les contraintes mécaniques à la source du retrait du béton (fig. 6). Béton standard Béton avec CHRYSO Serenis Fig. 6 : Mécanisme d action de CHRYSO Serenis

5 CHRYSO Serenis, une efficacité démontrée Réduction de la tension superficielle de l eau interstitielle Le mécanisme moteur de CHRYSO Serenis est l abaissement de la tension superficielle du liquide interstitiel des pores du ciment. Réduction du retrait Des éprouvettes de mortier et de béton, de plusieurs tailles et à plusieurs dosages de CHRYSO Serenis, ont été mesurées au rétractomètre digital et mécanique (fig. 8). Des mesures ont été réalisées avec un tensiomètre grâce à la «méthode de la goutte» qui consiste à analyser informatiquement le profil d une goutte à la limite du décrochement de l aiguille d une fine seringue. À partir de ce profil, un logiciel est capable de calculer la tension superficielle du liquide étudié. Pour modéliser ce qui se passe à l intérieur du béton, des «eaux de ciment» (au ph proche du liquide interstitiel) avec différentes concentrations de CHRYSO Serenis ont été analysées. Ces éprouvettes ont été comparées à un béton témoin sans agent réducteur de retrait (fig. 9). Les mesures effectuées après 28 jours montrent que CHRYSO Serenis, dosé à 2 % du poids de ciment, limite significativement le retrait du béton par rapport au béton témoin. Dans les conditions de l ASTM C157, CHRYSO Serenis permet de limiter le retrait jusqu à 80 % à 28 jours et jusqu à 50 % à un an et au-delà. l 0 l 0 l 1 J 0 J1 Retrait = l 0 - l 1 l 1 Les mesures effectuées montrent que CHRYSO Serenis abaisse significativement la tension superficielle d une «eau de ciment», ceci d autant plus que la concentration est importante (fig. 7). Tension superficielle (mn/m) Concentration en CHRYSO Serenis (%) Fig. 7 : Evolution de la tension superficielle d une «eau de ciment» en fonction de la concentration en CHRYSO Serenis Retrait (µm/m) Nb de jours CHRYSO Serenis à 1 % CHRYSO Serenis à 2 % Fig. 9 : Mesure du retrait avec CHRYSO Serenis sur éprouvettes mortier ISO 4x4x16 Fig. 8 : Principe schématique du rétractomètre CHRYSO Serenis à 3 % Témoin

6 CHRYSO Serenis, une efficacité démontrée CHRYSO Serenis et l espacement des joints Limitation du risque de fissuration Les matériaux à base de ciment peuvent «encaisser» un retrait important, si rien ne s oppose à la déformation qu ils subissent. En revanche, si quelque chose vient s opposer au retrait en exerçant une contrainte supérieure à ce qu il peut supporter (sa résistance à la traction) le matériau cède et fissure. Le risque de fissuration dépend fortement de la géométrie des «pièces en béton» ou des dallages coulés en place. C est le cas par exemple des dallages en L ou en T, qui se fissurent généralement au niveau des angles. Pour contrer les effets du retrait sur les dalles en béton, la pratique recommandée consiste, entre autres, à créer des joints de retrait (ou joints de contrôle) disposés à intervalle régulier sur la dalle. Ces joints servent à relâcher les tensions internes dues au retrait, et à fournir des plans de faiblesse pour minimiser la fissuration aléatoire (les mouvements auront lieu plutôt sur le joint de retrait que de façon aléatoire sur la surface de la dalle). CHRYSO Serenis permet d augmenter la distance entre les joints et donc de réduire les coûts et le temps nécessaires à leur confection. CHRYSO Serenis permet de réduire l amplitude du retrait et donne ainsi la possibilité d augmenter significativement l espacement entre les joints. Fig. 10 : Principe du moule à «amorce de fissuration» Fig. 11 : Résultat du test sans/avec CHRYSO Serenis Pour mesurer la capacité de CHRYSO Serenis à limiter la fissuration, des dalles de formes très défavorables ont été coulées. La forme du moule employé comporte en effet des angles entrants formant un terrain propice à l amorce des fissures. Ce test est en conséquence très discriminant pour mesurer la résistance à la fissuration (fig. 10). Les résultats observés montrent que CHRYSO Serenis permet de réduire le nombre et l importance des fissures (fig. 11). En effet, en limitant le retrait de la dalle, CHRYSO Serenis réduit les contraintes mécaniques s opposant à la déformation et limite donc le risque de fissuration. Sols industriels CHRYSO Serenis En augmentant l espacement entre les joints de retrait, CHRYSO Serenis permet de gagner du temps dans la réalisation des dallages industriels, de réduire significativement les frais d entretien et d améliorer l esthétique des surfaces coulées.

7 Utilisation de C H RY S O S e re n i s CHRYSO Serenis permet de travailler en toute sérénité en sécurisant les ouvrages les plus sensibles à la fissuration. Avec CHRYSO Serenis, les fabricants peuvent être confiants dans la réussite de toutes leurs applications. CHRYSO Serenis est recommandé sur tous types de matériaux à base de ciment : bétons, mortiers Il est tout particulièrement indiqué pour la réalisation de dallages ou plus généralement dans toutes les applications présentant un risque important de fissuration : chapes et bétons auto-nivelants, panneaux en préfabrication, coulis d injection, bétons à hautes et ultra hautes performances. CHRYSO Serenis s utilise sur une plage de dosage comprise entre 0,5 kg et 3,0 kg pour 100 kg de ciment ou de liant. Il est courant de doser ce produit de 1,0 % à 3,0 % du poids du ciment, en introduction dans l eau de gâchage. CHRYSO Serenis est compatible avec les plastifiants et les superplastifiants traditionnels et de dernière génération. Il ne modifie pas la demande en eau du béton. CHRYSO Serenis agit à l origine même des causes physiques de tous les types de retrait : endogène, plastique, séchage. Il permet de réduire le retrait jusqu à 80 % par rapport à un béton non traité. Par ces propriétés, CHRYSO Serenis : limite le risque de fissuration, réduit le risque de tuilage (cintrage), augmente l espacement entre les joints de retrait. L efficacité démontrée de CHRYSO Serenis permet donc de fiabiliser tous les bétons les plus sensibles pour des ouvrages (dallages, panneaux, BHP) réalisés en toute sérénité!

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