Étude de l'influence d'un agent d'expansion interne et d'un agent réducteur de retrait sur les variations volumiques libres et restreintes d'un béton

Résumé d’un mémoire de maîtrise en vue d’enrichir les connaissances sur les différents adjuvants utilisés (Conex et SRA), leurs influences sur le béton, principalement la diminution du retrait de séchage et d’évaluer un pourcentage optimal pour un béton sans retrait, donc durable.

La durabilité des bétons est grandement affectée par la fissuration due aux retraits (endogène et retrait empêché) et nécessite donc une attention particulière. Le retrait empêché du béton engendre des contraintes de traction, responsables de la formation de microfissures, voire de fissures traversantes, qui permettent la pénétration des agents agressifs et une augmentation de la perméabilité. Pour maximiser la durabilité des bétons, il est essentiel d’éviter la formation des fissures dans les ouvrages en service.

L’objectif global de la recherche est de développer une nouvelle approche de formulation des bétons à retrait compensé pour éviter la formation de fissures. Cette approche de formulation est basée sur l’utilisation combinée d’un agent d’expansion interne et d’un agent réducteur de retrait.

Ce projet de recherche a pour but d’étudier l’influence d’un agent d’expansion interne et d’un agent réducteur de retrait sur les variations volumiques libres et restreintes du béton. Trois méthodes (ASTM C878; ASTM C157; capteurs à cordes vibrantes) sont utilisées avec différents pourcentages en agent d’expansion interne (0 %, 3 %, 6 %, 10 %) et 2 % d’agent réducteur de retrait (SRA) pour évaluer les variations volumiques du béton.

Cette étude est menée en deux phases pour analyser les variations volumiques libres (ASTM C157; capteurs à cordes vibrantes) et restreintes (ASTM C878) du béton ainsi que l’influence de ces deux adjuvants combinés sur le retrait. La première phase consiste à étudier les variations volumiques libres et restreintes du béton avec l’agent d’expansion interne (Conex) et son influence sur le retrait (retrait total et retrait de séchage). La deuxième phase consiste à étudier l’influence de l’agent réducteur de retrait (SRA) sur les variations volumiques libres et restreintes, sur le retrait de séchage du béton contenant l’agent d’expansion interne (Conex). Un total de 16 formulations de béton de 25 MPa sans air entraîné a été étudié en laboratoire.

L’analyse des bétons formulés avec différents pourcentages en agent d’expansion montre que les expansions libres et restreintes augmentent en fonction du dosage en Conex. La figure 1 présente l’expansion restreinte du béton mesurée selon la procédure ASTM C878 avec différents pourcentages en Conex. L’expansion restreinte évolue en fonction du dosage en Conex pendant sept jours de mûrissement à l’eau. On note que l’expansion totale se développe principalement pendant les trois premiers jours de mûrissement.

L’expansion initiale créée (0-7 jours) par le Conex produit un retrait total faible par rapport au béton sans Conex. La figure 2 présente l’expansion libre et le retrait total du béton mesurés par la corde vibrante avec différents pourcentages en Conex. Le béton de référence présente une expansion d’environ 100 μm/m à 7 jours de mûrissement et un retrait total de -535 μm/m à 280 jours. Avec 3 % et 6 % de Conex, on observe des expansions respectives de 210 μm/m et 274 μm/m à 7 jours et un retrait total de –475 μm/m et –287 μm/m à 280 jours. Une grande expansion s’observe avec 10 % de Conex, soit 535 μm/m à 7 jours pour un retrait total de -93 μm/m à 280 jours. Plus le dosage en Conex augmente, plus l’expansion évolue. La présence du Conex dans le béton permet une diminution du retrait total du béton avec l’augmentation du dosage en Conex.

L’ajout de l’agent réducteur de retrait (SRA) produit une diminution du retrait de séchage. La figure 3 présente l’influence du dosage en Conex avec et sans SRA sur le retrait de séchage du béton à 7 jours. On observe que les bétons avec SRA présentent un retrait de séchage faible par rapport aux bétons sans SRA. On note une diminution du retrait de séchage de 71 % à 7 jours.

La figure 4 présente l’influence du dosage en Conex avec et sans SRA sur le retrait de séchage du béton à 224 jours. On observe, comme dans le cas précédent, que les bétons avec SRA présentent un retrait de séchage faible par rapport aux bétons sans SRA. On note une diminution du retrait de séchage de 32 % à 224 jours.

L’utilisation d’agent d’expansion dans le béton montre que le retrait total diminue avec l’augmentation du dosage en Conex avec et sans SRA comme le présente la figure 5. On observe que l’utilisation de 6 % de Conex + 2 % SRA engendre une diminution de 62 % à 224 jours. La réduction peut atteindre 96 % avec 10 % de Conex + 2 % SRA. On note aussi qu’avec 3 % de Conex + 2 % SRA, on obtient les mêmes résultats qu’avec 6 % de Conex sans SRA. Ce qui permet une diminution du coût de production du béton à retrait compensé avec un dosage optimal de 3 % Conex + 2 % SRA.

Les données expérimentales montrent qu’en plus de la diminution du retrait, on peut produire un béton économique à retrait compensé avec un dosage optimal de 3 % Conex + 2 % SRA. La formulation d’un béton à faible retrait par l’utilisation de Conex et SRA permet de réduire les risques de fissuration, d’améliorer la qualité du béton et de contrecarrer le retrait empêché.