5 raisons essentielles de la fissuration du béton
La fissuration du béton affecte non seulement l'apparence des bâtiments, mais aussi la sécurité de leur structure et leur durée de vie. Ce phénomène est dû à cinq causes essentielles, à savoir le retrait de séchage, l'auto-retrait, le retrait plastique, le retrait thermique et le retrait autogène (chimique).
1. Rétrécissement dû au séchage et causé par la perte d'eau
Le retrait de séchage se produit principalement lorsque l'eau contenue dans les pores capillaires ou gélifs du béton est perdue dans un environnement d'air non saturé. Les bétons à hautes performances sont moins susceptibles de sécher que les bétons ordinaires en raison de leur faible porosité. Cependant, l'effet cumulatif du retrait de séchage a un impact important sur le béton de masse. La perte d'eau dans le béton est comparable à celle du corps humain, ce qui entraîne des changements dans la structure interne. Lorsque la contrainte générée par ces changements dépasse la résistance à la traction du béton, des fissures peuvent apparaître.
2. Retrait plastique pendant le durcissement initial
Le retrait plastique peut être constaté au stade plastique avant le durcissement. Les bétons à hautes performances présentent un faible rapport eau-gel, moins d'eau libre et des adjuvants minéraux fins qui sont plus sensibles à l'eau, ce qui signifie qu'ils ne dégorgent pas et perdent de l'eau rapidement. Ces caractéristiques font que le béton à hautes performances est plus susceptible de souffrir de retrait plastique. Le béton perd de l'eau en surface avant d'avoir complètement pris, alors qu'il reste dans un état plastique stable à l'intérieur. Cette différence crée une contrainte de traction à la surface. Lorsque la contrainte devient supérieure à la contrainte de traction, des fissures apparaissent. Bien qu'assez fines, elles sont nombreuses et densément réparties à la surface du béton.
3. Auto-rétrécissement - les changements d'humidité sont en cause
L'auto-retrait se produit lorsque l'humidité diminue dans la structure interne fermée du béton en même temps que l'hydratation du ciment. Ce phénomène entraîne la présence d'eau non saturée dans les pores. Il en résulte une pression négative qui déclenche l'auto-retrait du béton. En raison du faible rapport eau-gel, le béton à haute performance peut présenter une résistance plus élevée dans sa phase initiale et une perte d'eau plus rapide. L'humidité relative du système de pores est inférieure à 80 %. Parallèlement, la structure dense du béton haute performance empêche l'humidité de pénétrer à l'extérieur, ce qui aggrave l'auto-retrait.
4. Rétrécissement thermique - Dommages dus à la dilatation thermique
Les projets de béton de grand volume qui sont exigeants en termes de résistance nécessitent beaucoup plus de ciment. Cela apporte plus de chaleur d'hydratation et chauffe le système plus rapidement jusqu'à environ 35 à 40℃. En plus de la température initiale, la température la plus élevée peut même dépasser 70 à 80℃. Le béton a des propriétés d'expansion thermique et de contraction à froid et un CTE (coefficient d'expansion thermique) de 10×10-6/℃. Lorsque la température baisse de 20 à 25℃, nous pouvons calculer le retrait à froid d'environ (2 - 2,5)×10-4, alors que la valeur de traction ultime du béton est seulement de 1 - 1,5×10-4. Ainsi, la contrainte causée par le retrait à froid peut facilement dépasser la résistance à la traction du béton. Par conséquent, des fissures apparaissent et s'étendent de la surface à l'intérieur du béton, affectant sérieusement sa structure.
5. Rétraction autogène - Effet secondaire de l'hydratation
Le retrait autogène est également appelé retrait chimique. Pendant l'hydratation du ciment, le volume absolu du système ciment-eau diminue et forme de nombreux pores. Toutefois, l'hydratation peut être limitée dans les bétons à hautes performances en raison de leur rapport eau-gel plus faible et de l'ajout d'adjuvants minéraux fins. Le retrait chimique est donc moins important que dans un béton ordinaire. Il est à noter que les fissures formées par le retrait autogène ont toujours un impact sur la structure microscopique du béton. Combiné à d'autres facteurs, il peut également être à l'origine de fissures.
Outre les facteurs susmentionnés, une autre raison principale de la fissuration du béton est la contrainte de contraction de la température. Cette contrainte est causée par les fluctuations de température et le retrait qui se produit lorsque le grand volume de ciment utilisé dans le béton de masse libère de la chaleur d'hydratation.
Prevention and Control - Comment lutter contre la fissuration du béton
1. Optimiser le rapport de mélange du béton
- Ciment
- Privilégier les ciments à faible et moyenne température pour réduire la chaleur d'hydratation.
- Limiter la quantité de ciment tout en conservant la résistance et les performances du béton, en réduisant l'élévation de la température.
- Agrégats
- Choisissez des agrégats de haute qualité avec une taille de particules modérée.
- Utiliser plus de granulats et moins de mortier de ciment pour réduire le retrait du béton. Par exemple, des granulats bien calibrés et du sable moyen peuvent augmenter efficacement la densité du béton.
- NOVASTAR Superplastifiant à base de polycarboxylate (PCE) est un agent réducteur d'eau très performant et très soluble dans l'eau. Il peut améliorer l'écoulement du béton et réduire la quantité de ciment sans augmenter la consommation d'eau. Un faible dosage de ce réducteur d'eau peut apporter une bonne fluidité au béton. En outre, la teneur en ions chlorure et en alcali des Superplastifiant à base de polycarboxylate (PCE) est assez faible, ce qui rend le béton plus durable.
2. Améliorer le processus de construction
- Coulez le ciment par couches ou par sections afin de contrôler l'épaisseur des couches et la vitesse de coulage. Cela permet de répartir uniformément la chaleur à l'intérieur du béton et d'éviter les contraintes thermiques ou les gradients de température.
- Compacter le béton pour garantir une densité idéale et éviter ainsi la fissuration du béton.
- Après avoir coulé le béton, recouvrez-le d'un matériau isolant contre l'humidité, tel qu'un film plastique, afin de réduire l'évaporation et les fissures.
- Contrôlez la température à l'intérieur et à l'extérieur du béton en pulvérisant de l'eau sur la surface. Cela permet de contrôler la température du béton et de réduire les contraintes thermiques.
