Protection des armatures contre la corrosion
Selon les Eurocodes actuels, l’épaisseur minimale de l’enrobage de béton (cnom) est prescrite. L’épaisseur d’un tel enrobage de béton est la distance minimale entre la surface extérieure de l’élément en béton armé et la première armature. Pour les éléments linéaires, il s’agit de l’étrier, et pour les éléments de surface, de l’armature longitudinale inférieure. L’enrobage nominal est défini comme suit : cnom = cmin + Δcdev
cmin est l’enrobage minimal prescrit, dont la valeur dépend des conditions d’adhérence du béton et de l’armature, des conditions du milieu, du revêtement de l’armature, etc. Δcdev est la valeur qui représente l’écart d’exécution. Selon la classe d’exposition de l’élément en béton armé, il existe différentes valeurs de l’enrobage nominal ; il se situe le plus souvent de 2,5 cm à 3,5 cm. Pour les fondations, on considère qu’il est de 5cm.
Comportement du mortier de ciment et du béton lors de chauffages et refroidissements fréquents
La résistance du béton frais peut être rapidement augmentée par un chauffage progressif à la vapeur ou par maintien dans de l’eau progressivement chauffée, puis par un refroidissement lent. De cette manière, après une journée de traitement, on obtient des résistances qui, dans le procédé ordinaire, n’apparaissent qu’après plusieurs semaines. Le degré d’efficacité dépend du ciment et du type de granulats, tandis que de bien meilleurs résultats sont obtenus avec un béton maigre qu’avec un béton riche.
Si les phases de chauffage et de refroidissement s’effectuent dans de larges limites, des contraintes importantes apparaîtront dans l’élément en béton si les chauffages et refroidissements sont réalisés rapidement. Dans un tel cas, et en particulier en cas de répétition fréquente, il faut compter avec l’apparition de fissures qui pénètrent de l’extérieur vers l’intérieur, influençant les caractéristiques mécaniques du béton. À cet égard, les différents ciments se comportent différemment, raison pour laquelle, en vue d’une application pratique, on recommande un choix soigneux du ciment.
Perméabilité thermique du béton
Le coefficient de conductivité thermique du béton dépend des propriétés des granulats et du ciment, de la quantité de ciment, de la quantité d’eau de gâchage, de l’humidité du béton ainsi que de la température. Des essais avec des plaques de 10 cm d’épaisseur et en béton fortement séché ont montré que le coefficient de conductivité thermique λ est de 1,163 W/mK à 10 °C, et avec des plaques de béton restées dans l’eau il atteint jusqu’à 2,326 W/mK. Les plaques plus épaisses donnaient des coefficients de conductivité thermique plus élevés ; la valeur maximale atteignait 2,38 W/mK.
Dilatation du béton sous l’effet de la chaleur
La dilatation dépend en grande partie des granulats, puis de l’humidité du béton, ainsi que du ciment lui-même. Les valeurs limites connues jusqu’à présent entre 0 et 40 oC sont d’environ 6 à 13*10-6 m/m pour chaque degré.
Résistance aux charges fréquentes
1. Résistance à la compression en fatigue. Le concept de résistance à la fatigue est ici employé dans un sens général ; pour l’application technique, il faut toujours préciser les résistances à la fatigue (compression, traction, compression et traction alternées, flexion, cisaillement, cisaillement pur, flambement) ainsi que le mode de sollicitation (seulement stable, seulement alterné, partiellement stable et partiellement alterné).
Résistance à la compression en fatigue sous charge constante: il faut s’attendre à ce que la résistance à la charge de longue durée soit au moins égale aux ¾ de la résistance obtenue lors d’un essai de compression ordinaire.
Résistance à la compression en fatigue sous charges répétées (résistance dynamique de base) : il a été démontré que la résistance dynamique de base à la compression de poteaux en béton de composition différente, et en particulier avec différentes quantités de ciment et différentes granulométries, est d’au moins 0,5 de la résistance de la prisme sous charge ordinaire jusqu’à rupture. Pour cela, 260 cycles de charge par minute ont été appliqués ; le nombre total de cycles pour lesquels cette résistance dynamique de base a été déterminée s’élevait à deux millions. Avec l’augmentation du nombre de cycles par minute (les essais ont été effectués de 10 à 450 cycles par minute), le nombre de répétitions conduisant à la rupture augmentait également.
Résistance à la compression en fatigue sous l’action simultanée de charges permanentes et de charges fréquentes : Lorsque des charges permanentes s’ajoutaient aux charges fréquentes, les valeurs des amplitudes des charges fréquentes, répétées par ailleurs deux millions de fois, diminuaient avec l’augmentation des charges permanentes. Par exemple, la fig. 1 montre que les amplitudes des charges fréquentes S étaient de :
- sous charge statique pour σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- pour une charge tranquille pour σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- pour une charge statique pour σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
Fig. 1
Fig. 2
2. Résistance à la flexion du béton en fatigue. Les essais présentés à la fig. 2 pour des poutres maintenues en permanence à l’état humide ont montré, sous une charge dynamique de base, que la résistance à la flexion en fatigue est de 28 kg/cm2, tandis que la résistance ordinaire à la flexion était de 53 kg/cm2, ce qui correspond au rapport 0,53.
Béton léger
Le béton léger (béton dont le poids est inférieur à 18 kN/m3) est obtenu en utilisant des granulats légers et poreux tels que : la pierre ponce, le laitier de haut-fourneau, le laitier de chaudière ; en outre, par l’utilisation de mortiers à base de sable naturel ou artificiel et de farine avec des additifs qui, lors de la préparation du mortier, dégagent des gaz (béton cellulaire) ou provoquent une formation de mousse dans le mortier (béton mousse).
Le béton léger, entre autres, est largement utilisé pour la fabrication de blocs de maçonnerie et de dalles en pierre ponce pour les murs et les toitures ; à l’état sec, il est un mauvais conducteur de chaleur ; sa résistance est modérée, mais elle se règle facilement, de sorte que l’on peut fabriquer avec sécurité des blocs légers pour les murs porteurs des bâtiments résidentiels.
Comme agent de formation de gaz dans le béton cellulaire, on utilise de la poudre d’aluminium. Selon la quantité d’impuretés ainsi que d’autres conditions, on obtient un matériau plus ou moins poreux, d’un poids à l’état sec d’environ 3 kN/m3 et plus.
1. Poids volumique du béton léger. Avec de la pierre ponce naturelle, on peut garantir des poids volumiques – en supposant l’état sec à 105 oC – à partir de 7 kN/m3 et au-delà, avec des résistances à la compression de 2 MPa. Le poids volumique que l’on peut attendre est approximativement la somme des granulats et du ciment à l’état en vrac. Le béton cellulaire ayant des poids volumiques supérieurs à 8 kN/m3 est en règle générale techniquement inadapté.
2. Résistance à la compression du béton léger. Pour le béton de remblai, on peut obtenir sans mesures particulières des résistances de 8 MPa, et avec du gravier même jusqu’à 12 MPa. Des essais de conformité permanents sont nécessaires. Le béton poreux (béton cellulaire et béton mousse) ne convient aux murs porteurs qu’après durcissement sous pression de vapeur. Avec des matières premières appropriées, on peut garantir des masses volumiques de 6 kN/m3 et des résistances à la compression de 5 MPa.
3. Résistance à la flexion du béton léger. Le rapport entre la résistance à la flexion et la résistance à la compression s’est révélé, dans les limites des besoins pratiques, relativement élevé, mais à mesure que les résistances augmentent, ce rapport diminue.
4. Degré de retrait du béton léger. Le degré de retrait dépend principalement de l’élasticité des granulats, ainsi que de la quantité de la composition du ciment durci ; le retrait du béton léger est plus important que celui du béton de gravier. Le béton de fragments de briques a présenté, au cours d’une année, un degré total de retrait d’environ 0,65 mm/m. Des éléments fraîchement livrés en pierre ponce naturelle se sont raccourcis, en 14 m mois, d’environ 0,8 mm/m. Les échantillons de béton cellulaire et de béton mousse durcis à l’air ont présenté des retraits encore beaucoup plus importants, même supérieurs à 2 mm/m. Il ne faut pas oublier que tout béton, lorsqu’il est humidifié par la pluie et la neige fondue, se gonfle, puis se rétracte de nouveau lors du séchage ultérieur.
Fig. 3
5. Coefficient de conductivité thermique. Le coefficient de conductivité thermique diminue avec la masse volumique et, à conditions égales par ailleurs, devient d’autant plus faible que ses pores d’air sont plus petits et plus régulièrement répartis. Pour le béton en vrac sec à l’air, il était de (λ = 0,4625 pour 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 pour 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 pour 16 kN/m3). Pour le béton cellulaire sec à l’air, les données sont indiquées à la fig. 3.
REMARQUE :
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3