Retrait et fissuration des bétons autoplaçants : influence de la formulation

• Auteur / Autrice : Philippe Turcry
• Direction : Gilles Pijaudier-Cabot, Ahmed Loukili
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Béton -- Dilatation et retrait

Béton -- Fissuration

Béton autonivelant

Résumé

Les bétons autoplaçants (BAP), bétons fluides mis en place sans vibration, se démocratisent peu à peu dans le monde du bâtiment. Leur développement est toutefois freiné par une formulation complexe et un comportement différé encore mal connu. Effectué dans le cadre du Projet National B@P, ce travail de recherche est financé par le groupe VM Matériaux, producteur de Béton Prêt à l'Emploi du grand Ouest. Son objectif est double. Il s'agit de savoir, premièrement, s'il y a équivalence entre BAP et bétons ordinaires vis à vis du potentiel de fissuration dû au retrait, deuxièmement, s'il est possible d'optimiser la composition des BAP pour minimiser ce potentiel. Dans la pratique, les BAP sont conçus par tâtonnement au prix de nombreux essais de calage. Il existe pourtant dans la littérature des méthodes plus scientifiques. A la suite d'une étude de la faisabilité de trois méthodes de composition, des solutions sont proposées dans la première partie pour rationaliser l'approche empirique actuelle. A l'aide des dispositifs mis au point pour mesurer le retrait et la fissuration à l'état frais, sont étudiés dans la deuxième partie le mécanisme du retrait plastique, l'influence de la formulation et le lien entre retrait et fissuration. Nous montrons d'abord qu'un tel lien est difficile à établir, puisque la consistance est un paramètre aussi essentiel que le retrait dans la fissuration. Nous montrons ensuite que les BAP exhibent un retrait plastique plus important que les bétons ordinaires, si le séchage est modéré, mais identique si le taux d'évaporation est élevé. Des essais de fissuration confirment que, dans ce dernier cas, le risque de fissuration à l'état frais est similaire pour les deux bétons. On en conclut d'une part qu'il est nécessaire de protéger les BAP de l'évaporation pour compenser leur absence de ressuage, d'autre part que la consistance fluide leur offre une capacité de déformation a priori plus grande que celle des bétons ordinaires. La troisième partie est consacrée au potentiel de fissuration dû au retrait après la prise. Sont d'abord étudiées les propriétés mécaniques de BAP et de bétons ordinaires dérivés. La résistance à la compression apparaît être un bon index de comparaison, puisque, pour une même résistance, le module élastique, le retrait total, le fluage et les paramètres de rupture diffèrent peu pour un BAP et un béton ordinaire fabriqué avec les mêmes constituants. Néanmoins, lorsque le BAP présente une stabilité limite, son retrait est significativement plus élevé que celui du béton ordinaire. Avec le dispositif de retrait empêché développé, nous montrons que c'est uniquement dans cette situation que le BAP présente une fissurabilité plus importante que le béton ordinaire. Une étude de l'influence de la formulation nous permet d'envisager des pistes pour optimiser les BAP en regard du potentiel de fissuration due au retrait.

Self compacting concrete (SCC), is a fluid concrete cast without vibration, which is more and more used by building industry. But its development is slowed down by a complex formulation and a delayed behaviour still unknown. This research program was carried out within the framework of a national project called B@P and was financed by VM Matériaux, a French producer of ready made concrete. Its first concern is a comparison of SCC and ordinary concrete regarding shrinkage cracking potential. Its second objective is to find solutions to minimise this cracking potential. In practice, SCC mix design is mainly empirical. However scientific methods can be found in literature. In the first part, a comparison of three mix design methods is done. This study leads us to propose solutions for rationalising current empirical approach. In the second part, mechanism of plastic shrinkage and cracking at the fresh state are studied thanks specially designed devices. First the link between cracking and shrinkage is shown to be difficult to establish. Consistency appears to be a parameter as essential as shrinkage in cracking. We show then that plastic shrinkage of SCC is higher than ordinary concrete one when drying is moderate, but identical when drying rate is high. Restrained shrinkage tests confirm that the risk of cracking at the fresh state is similar for SCC and ordinary concrete when drying rate is high. One concludes first that it is necessary to protect SCC from drying at early age to compensate for their lack of bleeding, then that fluid consistency offers to them a strain capacity higher than that of the ordinary concrete. The third part is devoted to the potential of cracking due to shrinkage after setting. Mechanical properties of SCC and derived ordinary concrete are compared. Compressive strength appears to be a good index of comparison, because for the same resistance, elastic modulus, total shrinkage, creep and rupture parameters differ little from a SCC composition and an ordinary one manufactured with the same components. . .