réactivité d'un béton vis-à-vis d'une réaction sulfatique interne

techniques et méthodesdes laboratoires des ponts et chaussées

Méthode d’essai des lpc n°66

Réactivité d'un béton vis-à-visd'une réaction sulfatique interne

Essai de performance

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Réactivité d’un béton vis-à-vis d’une réaction sulfatique interne

Essai de performance

Méthode d’essai n° 66

Septembre 2007

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

58, boulevard Lefebvre - 75732 Paris Cedex 15

Ce document a été rédigé par :

M. Alexandre PAVOINE et M. Loïc DIVET.

Division Physico-chimie des matériauxLaboratoire central des ponts et chaussées

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Laboratoire central des ponts et chausséesDISTC-Diffusion des Éditions

58, boulevard Lefebvre

F-75732 Paris Cedex 15

Téléphone : 01 40 43 50 20

Télécopie : 01 40 43 54 95

Internet : http://www.lcpc.fr

Prix : 25 Euros HT

En couverture :

Éprouvette de béton cylindrique 11 x 22 équipée de plots de mesure.

Fines aiguilles d'ettringite observées au microscope électronique à balayage.

Ce document est propriété du Laboratoire central des ponts et chaussées et ne peut être reproduit, même partiellement, sans l’autorisation de son Directeur général (ou de ses représentants autorisés)

© 2007 - LCPCISBN 2-7208-2505-0

Som

mai

re

PRÉSENTATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. OBJECTIF ET DOMAINE D'APPLICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2. RÉFÉRENCES NORMATIVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3. PRINCIPE DE L'ESSAI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

4. APPAREILLAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64.1. Appareillage pour la fabrication des bétons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64.2. Appareillage pour le traitement thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64.3. Appareillage pour les cycles de séchage et d’humidification . . . . . . . . . .64.4.Appareillage pour le suivi des déformations longitudinales . . . . . . . . . . .6

4.4.1. Pour les éprouvettes cylindriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64.4.2. Pour les éprouvettes prismatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

5. EXÉCUTION DE L'ESSAI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75.1. Fabrication des bétons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75.2. Traitement thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

5.2.1. Recueil des données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85.2.2. Exécution du traitement thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

5.3. Les cycles de séchage et d’humidification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95.4. Suivi des déformations longitudinales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

5.4.1. Préparation des éprouvettes de béton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105.4.2. Procédure de mesure des déformations longitudinales. . . . . . . . . . . . .12

6. EXPRESSION DES RÉSULTATS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136.1.Allongement des bétons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

6.1.1. Cas des éprouvettes prismatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136.1.2. Cas des éprouvettes cylindriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

6.2. Pente mensuelle de la courbe de gonflement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146.3. Présentation des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

7. FIDÉLITE DE LA MESURE D'EXPANSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

8. INTERPRETATION DES RÉSULTATS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

ANNEXE 1 - Mesures de l’expansion des bétonsSuivi individuel des éprouvettes cylindriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Éprouvettes cylindriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

ANNEXE 2 - Mesures de l’expansion des bétonsÉprouvettes prismatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

La présente méthode d’essai résulte en partie des travaux de recherche réalisés en parte-nariat avec l'Association Technique de l'Industrie des Liants Hydrauliques (ATILH) et leCentre d'Études et de Recherches de l'Industrie du Béton (CERIB).

Ce document annule et remplace le projet de méthode d'essai MLPC n° 59 rédigé en mai2003. Les modifications apportées à ce document concernent :

des précisons pour les précautions à prendre au cours des étapes de fabrication et desuivi des éprouvettes ;

les évolutions normatives ;l'ajout de données vis-à-vis de la fidélité de la méthode ;la rédaction de critères décisionnels ;la mise à jour des feuilles d'essai proposées en annexe.

Les données relatives à la fidélité de la méthode sont issues des résultats d'essais inter-laboratoires menés dans le cadre du groupe de travail GranDuBé de l'AFGC « Grandeursassociées à la Durabilité des Bétons, Presse de l'école Nationale des Ponts et Chaussées -2007 ».

Les critères décisionnels ont été rédigés à partir de résultats d'essais réalisés sur desbétons dont le comportement vis-à-vis de la formation différée de l'ettringite est connu.Ces critères ont été proposés à la suite de réflexions menées dans le cadre d'un groupe detravail national en charge de rédiger des recommandations nationales vis-à-vis de cettepathologie.

Avertissement

Des essais réalisés dans le cadre du projet national GranDuBé de l'AFGC montrent quel'application rigoureuse des différentes étapes du mode opératoire est une condition néces-saire pour caractériser le risque de gonflement du béton vis-à-vis de la formation différéede l'ettringite.

Une attention particulière doit être apportée au respect des conditions thermiques ethydriques imposées au cours du traitement thermique. De plus, des dispositions doiventêtre prises pour limiter le risque de lessivage des bétons au cours de l'immersion deséprouvettes. Enfin, les mesures d'allongement doivent être réalisées avec soin et un grandsouci de la précision obtenue.

Prés

enta

tion

Méthode d’essai N° 66 Page 5

1. Objectif et domaine d’applicationL'essai proposé dans ce document a pour objectif d'évaluer l'aptitude d'un béton àrésister à une réaction sulfatique d'origine interne due à la formation différée d'ettringite.Cette réaction est aussi connue sous le terme anglo-saxon DEF « Delayed EttringiteFormation ». Il s'applique à des bétons susceptibles de subir une élévation de tempéra-ture importante au jeune âge (T > 65 °C) et d'être exposés à un environnement humide.Il peut être utilisé dans une perspective de validation de formule de béton. Les conclu-sions de l'essai porteront sur la durabilité vis-à-vis de la DEF des couples « formule debéton et cycle thermique » testés.

2. Références normativesLe présent document comporte par référence des dispositions d'autres publications. Cesréférences normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publicationssont énumérées ci-après :

NF EN 1008, Eau de gâchage pour béton.NF EN 12350-1, Essai pour béton frais - Partie 1 : Échantillonnage.NF EN 12390-1, Essai pour béton durci - Partie 1 : Forme, dimensions et autres exi-

gences relatives aux éprouvettes et aux moules.NF EN 12390-2, Essai pour béton durci - Partie 2 : Confection et conservation des

éprouvettes pour essais de résistance.NF EN 12620, Granulats pour béton.FD P18-457, Béton. Guide d'application.

3. Principe de l’essaiLa sensibilité de la formule de béton et du cycle thermique testés vis-à-vis de la réactionsulfatique interne est mesurée par un essai de performance de type essai de gonflement.Cet essai est réalisé sur trois éprouvettes de béton. Ce sont, soit des cylindres de dimen-sions ∅ 110 × 220 mm, soit des prismes de dimensions 70 × 70 × 282 mm. Après la fabri-cation, les échantillons subissent deux cycles de séchage (T = 38 ± 2 °C et HumiditéRelative (HR) < 30 %) et d'humidification (immersion dans de l'eau à 20 ± 2 °C), suivisd'une immersion définitive dans de l'eau à 20 ± 2 °C pendant laquelle les mesures degonflement sont réalisées.

4. Appareillage

4.1. Appareillage pour la fabrication des bétons

Le matériel nécessaire à la préparation des bétons est celui couramment utilisé dans unlaboratoire de génie civil. Il comprend :

un malaxeur d'au moins 10 litres,des moules pour éprouvettes cylindriques de dimensions ∅ 110 × 220 mm ou des

moules pour éprouvettes prismatiques de dimension 70 × 70 × 282 mm conformes auxexigences de la norme NF EN 12390-1. Ces derniers doivent disposer de trois comparti-ments par moule et permettre de fixer des plots de mesure ;

un outil pour la mise en place des bétons (aiguille vibrante ou pique ou microtable(ou table) vibrante) ;

un chronomètre à la seconde près.

4.2. Appareillage pour le traitement thermique

Un traitement thermique est imposé aux éprouvettes de béton après la fabrication. Lematériel nécessaire est le suivant :

une enceinte climatique programmable permettant de contrôler la températurejusqu'à 90 ± 2 °C dans des conditions hydriques proches de la saturation,

une sonde de température reliée à un appareil d'acquisition.

4.3. Appareillage pour les cyles de séchage et d’humidification

Cette phase de l'essai consiste à imposer deux cycles de séchage et d'humidification auxéprouvettes de béton. Le matériel nécessaire est :

une enceinte climatique réglée à 38 ± 2 °C, HR < 30 %,une enceinte climatique réglée à 20 ± 2°C,un bac de volume suffisant pour immerger totalement les éprouvettes de béton. Le

volume d'eau d'immersion ne doit pas être supérieur à 1,5 fois le volume de bétonimmergé mais doit s'en approcher le plus possible. De plus, il convient de limiterl'immersion de plusieurs éprouvettes dans un seul bac aux éprouvettes issues d'unemême fabrication.

Le choix du bac dépend du type d'éprouvette : pour des éprouvettes prismatiques, unbac de 325 × 530 × 150 mm peut être choisi en ajustant le volume d'eau à 4 litres. Pour deséprouvettes cylindriques, des récipients individuels de ∅ 130 × 232 mm fournis avec uncouvercle peuvent être utilisés.

4.4. Appareillage pour le suivi des déformations longitudinales

4.4.1. Pour les éprouvettes cylindriques

Le matériel nécessaire comprend :

une enceinte climatique réglée à 20 ± 2 °C,un extensomètre amovible de résolution minimale de 2 μm avec une étendue mini-

male de mesure de + 200 μm ;

Réactivité d’un béton vis-à-vis d’une réaction sulfatique internePage 6

un étalon de calibrage de 100 mm,des plots de mesure en acier inoxydable, adpatés à l'extensomètre,une colle résistant à l'humidité et de fluage nul à 20 ± 2 °C (par exemple, la colle X60

de marque HBM ou équivalent).

4.4.2. Pour les éprouvettes prismatiques

Le matériel nécessaire comprend :

des plots de mesure en acier inoxydable de dimension adaptée aux moules et auxappareils d'acquisition,

un appareil de mesure de déplacement avec une précision de 0,003 mm. Cet appareilcomporte deux palpeurs munis d'une bille rectifiée d'un diamètre compris entre 1,4 d1 et1,4 d2 , avec d1 et d2 , respectivement, petit diamètre et grand diamètre de la partie chan-freinée des plots de mesure,

un barreau étalon en invar de (282 ± 1) mm de longueur si le principe de fonctionne-ment de l'appareil de mesure de déplacement le nécessite.

5. Exécution de l’essaiL'essai proposé repose sur quatre étapes :

1. La fabrication des bétons.

2. Le traitement thermique simulant l'étuvage en usine ou l'échauffement d'une piècemassive.

3. Les cycles de séchage et d'humidification.

4. Le suivi des déformations longitudinales des éprouvettes immergées dans l'eau.

5.1. Fabrication des bétons

La fabrication de trois éprouvettes par béton est réalisée dans un local à 20 ± 2 °C. Leprotocole de mélange des différents constituants du béton, d'échantillonnage et de miseen place des bétons dans les moules, doit être conforme aux normes, NF EN 1008, NF EN12350-1 et NF EN 12390-1, NF EN 12390-2, NF EN 12620 et au guide d'applicationFD P18-457.

Pour éviter une dessiccation du béton au cours de l'hydratation du ciment, le moule dechaque éprouvette doit être recouvert par un couvercle (ou équivalent) dès la fin de miseen place du béton. Ceci doit faire l'objet d'un soin particulier pour les éprouvettes pris-matiques qui ont une surface d'échange importante non recouverte par le moule.

Dans le cas de moules prismatiques, chaque compartiment est préalablement légèrementhuilé puis équipé de plots en acier inoxydable (non huilés).

Le mode opératoire retenu sera consigné par l'expérimentateur dans le compte rendud'essai.

Remarque à propos de la dimension des granulats

Il convient que la dimension de base « d » (au sens de la norme NF EN 12390-1) soit au moinstrois fois et demie supérieure à la dimension maximale des granulats du béton, que l'éprouvettesoit cylindrique ou prismatique.


5.2. Traitement thermique

5.2.1. Recueil des données

L'expérimentateur doit disposer des données relatives au cycle thermique subi par lebéton en usine ou sur site.

Dans le cas de l'étude d'un béton issu de l'industrie de la préfabrication des bétons, cesinformations seront communiquées par le fabricant. Pour l'étude d'une formule de bétonentrant dans la constitution d'une pièce massive d'ouvrage fabriquée sur site, deuxméthodes sont proposées pour recueillir les données nécessaires à la réalisation de l'essaien laboratoire :

1. Le cycle thermique est obtenu par simulation de l'échauffement à l'aide d'un logicielde calcul numérique adapté.

2. Le cycle thermique est caractérisé par des mesures d'échauffement et de refroidisse-ment d'un plot d'essai représentatif de la pièce de béton et équipé d'un capteur de tempé-rature à cœur.

5.2.2. Exécution du traitement thermique

L'enregistrement des températures imposées aux bétons pendant l'étuvage doit êtreconsigné dans le compte rendu d'essai. La maitrise des conditions thermiques ethydriques imposées aux éprouvettes de béton doit faire l'objet d'une attention parti-culière. Pour cela, il convient de prévoir des dispositifs permettant de limiter ladessiccation du béton (capuchons en plastique pour les cylindres 11 × 22 cm, plaque au-dessus des moules 7 × 7 × 28 cm) et de placer un récipient d'eau dans l'enceinte clima-tique.

En fin de traitement thermique, les éprouvettes de béton sont démoulées et pesées puisplacées dans l'enceinte à 38 °C et HR < 30 % en vue de débuter la phase de séchage etd'humidification. Le délai entre la fin du traitement thermique et le début du séchage nedoit pas excéder une heure.

5.2.2.1. Béton étuvé en usine

Le cycle thermique (Fig. 1) étudié est programmé à l'enceinte climatique. L'humiditérelative de l'enceinte doit être proche de la saturation tout au long de l'étuvage.

Les données consignées dans le compte rendu d'essai doivent expliciter les quatre phasesdétaillées ci-après :

1. La période de préprise. Pendant cette phase la température est maintenue à unniveau sensiblement constant. Les données nécessaires sont la température et la durée decette phase.

2. La période de montée en température. Pendant cette étape la température croît. Pourdécrire la variation de la température imposée au béton, l'expérimentateur peut êtreamené à imposer plusieurs segments comprenant pour chacun une durée et une vitessede montée en température. Le choix du nombre de segments est fait de manière às'approcher au mieux de la montée en température du béton au cours du traitement ther-mique en usine.

3. La période isotherme. Durant cette phase, la température est maintenue constante.Les données nécessaires sont la durée et la température du palier isotherme.



4. La période de refroidissement. Pendant cette phase, la température décroît progres-sivement jusqu'à la température ambiante. De la même manière que pour la phase demontée en température, les données nécessaires sont la vitesse et la durée de chacun dessegments retenus au cours de cette étape.

Fin de la miseen placedu béton

1 2 3 4

Température

Temps

Figure 1

Les quatre phasesd’un traitement thermique.

38

0

10

20

30

40

0 7 14 21 28Temps (jours)

Température (˚C)Figure 2

Variation de latempérature pendantles deux cyles deséchage et d’humidi-fication.

5.2.2.2. Béton coulé en place

L'expérimentateur doit disposer des données relatives à l'échauffement le plus importantsusceptible d'être enregistré dans la pièce de béton. Pour cela, les informations peuventêtre obtenues, soit par simulation de l'échauffement à l'aide d'un logiciel de calcul numé-rique adapté, soit par la réalisation d'un plot d'essai représentatif de la pièce massive etéquipé d'un capteur de température à cœur.

Le cycle thermique ainsi déterminé est enregistré dans le programmateur de l'enceinteclimatique. L'humidité relative de l'enceinte doit être proche de la saturation tout au longde l'étuvage. Les données du cycle thermique doivent être consignées dans le compterendu d'essai.

5.3. Les cycles de séchage et d’humidification

Les trois éprouvettes de béton subissent deux cycles comme présentés sur la figure 2.

Chaque cycle dure 14 jours et est composé des deux phases suivantes :

1. Séchage pendant 7 jours dans l'enceinte à 38 ± 2 °C et HR < 30 %.

2. Immersion pendant 7 jours dans de l'eau du réseau à 20 ± 2 °C. À chaque manipula-tion des éprouvettes l'expérimentateur contrôlera le niveau d'eau du bac de manière à ceque les éprouvettes soient totalement immergées. Les conditions d'immersion sont préci-sées ci-après (cf. paragraphe 5.4).

5.4. Suivi des déformations longitudinales

Les éprouvettes sont conservées dans le bac d'eau (20 ± 2 °C) ayant servi aux étapesd'humidification des deux cycles de séchage et d'humidification.

Pour limiter la lixiviation du béton, il convient de ne pas renouveler la solutiond'immersion des éprouvettes au cours de l'essai. De plus, des dispositions doivent êtreprises pour limiter l'évaporation de la solution d'immersion (couvercle, etc.). Le niveaude la solution d'immersion est contrôlé régulièrement et ajusté si nécessaire. La mise enplace de plusieurs éprouvettes dans un même bac doit se limiter à des bétons issus de lamême fabrication.

Le suivi des déformations longitudinales est réalisé dans une salle dont la températureest régulée à 20 ± 2 °C.

5.4.1. Préparation des éprouvettes de béton

5.4.1.1. Eprouvettes de béton cylindriques

Contrairement aux moules utilisés pour la fabrication des éprouvettes prismatiques, lesmoules utilisés pour la fabrication des éprouvettes cylindriques ne permettent pas deplacer les plots en masse dès l'étape de fabrication. Dans le cas d'éprouvettes cylin-driques, le collage de plots obéit au mode opératoire décrit comme suit.

Le matériel nécessaire (cf. paragraphe 4.4.) doit être mis à température 20 ± 2 °C depuisau moins 24 heures.

Les plots sont collés sur chacune des éprouvettes entre le 3e et le 7e jour de l'immersiondu deuxième cycle de séchage et d'humidification. Le collage doit être réalisé à 20 ± 2 °Cdans un délai raisonnable de l'ordre de 20 minutes pour ne pas sécher le béton. Cetteétape consiste à fixer trois séries de plots sur une éprouvette dont la surface a été légère-ment séchée. Les plots sont distants de 10 cm suivant la hauteur de l'éprouvette et fixésà égale distance de la mi-hauteur. La distance qui sépare les plots doit être rapidementajustée par comparaison avec la base en invar avant que la colle n'ait durci. Les troisgénératrices ainsi collées sont équidistantes de 120° suivant la circonférence des éprou-vettes (Fig. 3).

5.4.1.2. Eprouvettes de béton prismatiques

La bonne disposition des plots doit être vérifiée. La longueur de mesure effective(distance entre les faces internes des plots) doit être égale à (250 ± 0,5) mm. La partie exté-rieure des plots doit être dans le plan des deux faces du prisme comportant les plots(Fig. 4).



Axe a

Axe b

Axe c

120˚ 120˚

Plots de mesureextensométrique (100 mm)

120˚

Figure 3

Représentation d’uneéprouvette cylindrique(11 × 22) équipée de trois séries de plotscollés longitudinalementsuivant trois génératricesde 120°.

250 mm

Plot coulé en masse

Plot coulé en masse

Figure 4

Représentation d’uneéprouvette prismatique(7 × 7 × 28 cm) équipéede deux plots coulés enmasse.

5.4.2. Procédure de mesure des déformations longitudinales

Cette phase de l'essai commence après les cycles de séchage et d'humidification. Lamesure réalisée le dernier jour de la phase d'humidification du second cycle, constitue lepoint zéro de l'essai.

5.4.2.1. Eprouvettes cylindriques

Les mesures sont réalisées sur chacune des trois génératrices des trois éprouvettes debéton. Chaque mesure ne doit pas excéder deux minutes afin d'éviter un assèchementdes bétons. La mesure de l'étalon doit précéder la mesure des génératrices.

5.4.2.2. Eprouvettes prismatiques

Vérifier le zéro du comparateur avec le barreau étalon (Me(t)). Essuyer avec soin les plotsde mesure en inox. Mesurer le prisme, en le présentant toujours de la même façon. Lamesure brute est notée M(I,II ou III)(t) avec I, II ou III l'identifiant de l'éprouvette pris-matique et 't' l'échéance en semaines. Cette procédure de mesure ne doit pas excéderdeux minutes par prisme afin de limiter au maximum la dessiccation.

On s'assurera de la constance de cette mesure en faisant pivoter légèrement le prisme surlui-même.

Une fois la déformation de l'éprouvette mesurée, s'il apparaît un écart de plus de troismicromètres sur la longueur du barreau étalon, recommencer immédiatement les mesu-res des prismes du conteneur concerné. Dans tous les cas, refaire le zéro si besoin.

Les éprouvettes prismatiques étant immergées en position horizontale, il convient àchaque mesure d'effectuer une rotation de 90° de l'éprouvette en respectant le sens derotation défini au départ. Pour cela l'opérateur pourra identifier un angle de l'éprouvetteet se référer à la rotation proposée dans la feuille d'essais en annexe.

5.4.2.3. Echéances des mesures

Les déformations des éprouvettes de béton sont suivies pendant cette phase à échéancesfixes. A titre indicatif, les mesures peuvent être réalisées tous les sept jours pendant deuxmois puis tous les quinze jours pendant quatre mois et tous les vingt-huit jours pendantles cinq derniers mois. Toutefois, ces échéances de mesure peuvent être adaptées enfonction de la réactivité du matériau en s'assurant que les fréquences retenues soientsuffisantes pour interpréter les résultats (paragraphe 8).

5.4.2.4. Cas particulier de la première mesure

Pour s'assurer de l'exactitude du point zéro, la première mesure doit être réalisée à deuxreprises selon le protocole précédemment détaillé et l'écart entre chaque mesure ne doitpas être significatif.



6. Expression des résultatsLes résultats sont exprimés en (%) m/m par rapport à la première mesure réalisée lepremier jour. Un exemple de feuille d'essais est donné en annexes 1 et 2.

6.1. Allongement des bétons

6.1.1. Cas des éprouvettes prismatiques

Dans le cas des prismes, les résultats consignés dans le compte rendu d'essai doiventcomprendre pour chaque échéance (t) :

La mesure M(I,II,III)(t) en micromètres effectuée sur chaque éprouvette de béton (I, II, III) aux échéances 't',

la mesure Me(t) en micromètres de l'étalon à l'échéance 't',l'expansion moyenne (%) Δε (I, II, III)(t) par éprouvette de béton à l'échéance 't',l'expansion moyenne (%) des trois éprouvettes de béton ΔεΜ (t) à l'échéance 't'.

Dans le cas de prismes, l'expansion longitudinale moyenne de chaque éprouvette ainsique l'expansion longitudinale moyenne des trois éprouvettes sont exprimées à partir deséquations suivantes :

3

25000

000

)t)(III()t)(II()t)(I()t(

)t)(III,II,I(D)t)(III,II,I(D)t)(III,II,I(

)t(M)t)(III,II,I(M)t)(III,II,I(D)t(M)t)(III,II,I(M)t)(III,II,I(D

)M(

e

e

εΔ+εΔ+εΔ=εΔ

−=εΔ

−=−=

Avec

D(I,II,III)(t) la différence de longueur en micromètres entre la barreau étalon etl’éprouvette à l’échéance de mesure ‘t’,

t0 : l'échéance de mesure initiale.

6.1.2. Cas des éprouvettes cylindriques

Dans le cas de cylindres, les résultats consignés dans le compte rendu d'essai doiventcomprendre pour chaque échéance (t) :

La mesure M(I,II,III)(a,b,c)(t) en micromètres de chaque base (a, b et c) des troiséprouvettes de béton (I, II et III) à l'échéance 't',

l'expansion De(I,II,III)(a,b,c)(t) de chaque base (a, b et c) des trois éprouvettes de béton(I, II et III) à l'échéance 't',

l'expansion moyenne de chaque éprouvette de béton (I, II, et III) à l'échéance (t),l'expansion moyenne des trois éprouvettes de béton (t) à l'échéance 't'.

Dans le cas de l'utilisation d'un extensomètre ayant une base de mesure de 100 millimè-tres, ces données sont calculées comme suit :


Avec

D(I,II,III)(a,b,c)(t) la différence de longueur en micromètres entre la barreau étalon etla base a, b ou c de l'éprouvette I, II, ou III à l'échéance de mesure 't' ;

t0 : l'échéance de mesure initiale.

6.2. Pente mensuelle de la courbe de gonflement

Cet indicateur est calculé à partir de douze semaines de suivi. Il correspond à la varia-tion dimensionnelle enregistrée pendant 4 semaines (1 mois) consécutives. Il est déter-miné à partir des mesures réalisées le mois suivant pour chaque éprouvette (Vm) etégalement exprimé en terme de moyenne par lot de trois éprouvettes (VM).

3)t)(III()t)(II()t)(I()t(

3)t()III,II,I()t()III,II,I()t()III,II,I(

)t)(III,II,I(

1000)t()III,II,I(D)t()III,II,I(D

)t()(

)t(M)t()III,II,I(M)t()III,II,I(D

)t(M)t()III,II,I(M)t()III,II,I(D

)M(

cba

0)c,b,a()c,b,a()c,b,a(III,II,I

e)c,b,a()c,b,a(

0e0)c,b,a(0)c,b,a(

εΔ+εΔ+εΔ=εΔ

εΔ+εΔ+εΔ=εΔ

−=εΔ

−=

−=

nnn )III,II,I()III,II,I()III,II,I(Vm εΔ−εΔ= ++ 44

3IIIIII VmVmVm

VM++

=

Avec :

n : le numéro de la semaine (de 12 à 60) ;Vm : la variation individuelle mensuelle de l'éprouvette I, II ou III ;VM : la variation moyenne mensuelle des trois éprouvettes I, II et III.

6.3. Présentation des résultats

Le compte rendu d'essai contient au minimum :

L'identification précise des échantillons soumis à l'essai et notamment le typed'éprouvette (cylindrique ou prismatique) et la méthode de mise en place du béton dansles moules,

les données indiquées en annexe dans les feuilles d'essais,le relevé des températures imposées au béton au cours du traitement thermique (et si

possible celles enregistrées dans le béton),un graphique dans lequel l'expansion de chaque éprouvette ainsi que l'expansion

moyenne des trois éprouvettes sont tracées en fonction du temps d'immersion,une interprétation des résultats au regard des critères décisionnels indiqués ci-après

(cf. paragraphe 8).

Le comportement du béton au cours de l'essai peut faire l'objet d'une caractérisationcomplémentaire des éprouvettes par un suivi de la masse et de la fréquence de résonance(donnant accès au module d'élasticité dynamique du matériau). Des études plus complè-tes peuvent également intégrer des examens au microscope électronique à balayage en


fin d'essai afin d'observer la microstructure du béton et, le cas échéant, d'identifier l'ori-gine du gonflement.

7. Fidélité de la mesure d’expansionLe suivi par un laboratoire de dix éprouvettes de béton cylindriques fabriquées avec lamême formule de béton a permis de quantifier un écart type de 0,007 % pour une expan-sion moyenne de 0,062 % après vingt-sept semaines d'immersion. Dans ce cas, seule larépétabilité de la phase liée à l'immersion est appréciée. Il est néanmoins possibled'apprécier la dispersion due, en partie, à la nature même des mécanismes de gonfle-ment.

Des essais interlaboratoires réalisés dans le cadre du groupe de travail GranDuBé del'AFGC donnent également des indications sur la fidélité de la méthode en fonction dutype d'éprouvette utilisé et pour deux bétons de comportement différent. Ces résultatssont indiqués ci-après :

Données de reproductibilité

Prismes et cylindres Prismes Cylindres

Écart type de Reproductibilité (%) 0,059 0,055 0,063

Expansion moyenne (%) 0,168 0,154 0,203

Béton ATraitement thermique

[80 C/10 h]1 an de suivi

Nb de laboratoires 14 10 4


Expansion moyenne (%) 0,006 0,005 0,008

Béton CTraitement thermique

[80 C/10 h]1 an de suivi



Expansion moyenne (%) 0,215 0,175 0,288Béton A

[échauffement pièce massive]après 5 mois de suivi


Tableau I - Données issues du guide AFGC - Grandeurs associées à la Durabilité des Bétons.Presse de l’École Nationale des Ponts et Chaussées - 2007


8. Interprétation des résultatsLe couple « formule de béton et échauffement » est considéré comme apte à l'emploi sil'un des deux critères* suivants (1 ou 2) portant sur le seuil de gonflement et sur la pentede la courbe de gonflement est respecté :

Critère 1

La déformation longitudinale moyenne de trois éprouvettes est inférieure à 0,04 % etaucune valeur individuelle ne dépasse 0,06 % à l'échéance de 12 mois,

ET

La variation mensuelle de la déformation longitudinale moyenne des trois éprouvettesmesurée à partir du 3e mois est inférieure à 0,004 %.

Critère 2

La déformation longitudinale individuelle des trois éprouvettes est comprise entre0,04 % et 0,07 % à l'échéance de 12 mois. Dans ce cas, il est nécessaire de prolonger l'essaijusqu'au 15e mois,

ET

La variation mensuelle de la déformation longitudinale moyenne des trois éprouvettesmesurée à partir du 12e mois est inférieure à 0,004 % et la variation cumulée entre le 12emois et le 15e mois est inférieure à 0,006 %.

* Critère des recommandations nationales pour la prévention des désordres dus à la réactionsulfatique interne.


ANNEXE 1

Mesuresde l’expansion des bétonsSuivi individuel des éprouvettes cylindriques


ANNEXE 1(suite)

Mesuresde l’expansion des bétonsÉprouvettescylindriques


ANNEXE 2

Mesuresde l’expansion des bétonsÉprouvettesprismatiques

Document publié par le LCPC sous le numéro C1502505Conception et réalisation LCPC-DISTC, Marie-Christine Pautré

Dessins LCPC-DISTC, Philippe CaquelardImpression JOUVEDépôt légal 3e trimestre 2007

ISSN 1167-489X

Réf : ME 66Prix : 25 Euros HT

L'essai proposé dans ce document a pour objectif d'évaluer l'aptitude d'un béton à résister à uneréaction sulfatique d'origine interne connue sous le terme DEF « Delayed Ettringite Formation ». Ils'applique à des bétons ordinaires susceptibles de subir une élévation de température au jeune âge(T > 65 °C) et d'être exposés à un environnement humide. Il peut être utilisé dans une perspectivede validation de formule de béton. Les conclusions de l'essai porteront sur la durabilité vis-à-vis dela DEF des couples « formule de béton et cycle thermique » testés.

The test proposed in this document is intended to evaluate the capacity of a concrete to withstandan internally-generated sulfate reaction known as «Delayed Ettringite Formation» (DEF). This test isapplicable to ordinary concretes capable of undergoing temperature rise at early age (T > 65 °C) andof being exposed to a wet environment. It may be employed within the context of validating concretemixes. The conclusions drawn from this test will provide insight into the durability of the «concretemix design - heat cycle» couples tested with respect to DEF.

réactivité d'un béton vis-à-vis d'une réaction sulfatique interne

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