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RÉSUMÉ
Cet article explore les avancées technologiques dans la mesure de la température du béton, mettant en lumière les méthodes de contrôle thermique et leur impact sur la durabilité des structures. Il examine les différentes étapes de l’hydratation du ciment, les défis posés par les températures extrêmes et les solutions innovantes, telles que les capteurs sans fil.
L'accent est mis sur l'importance de la surveillance en temps réel pour prévenir les fissurations et optimiser la qualité du béton, tout en se conformant aux normes en vigueur.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Gaël LE BLOA : Responsable Homologations & Certifications - Hilti Europe de l’Ouest (Boulogne, France)
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Jean Michel TORRENTI : Chercheur associé - UMR MCD, université Gustave Eiffel – Cerema (Marne-la-Vallée, France) - Directeur de la recherche - ESITC Paris (Arcueil, France)
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Agathe BOURCHY : Chargée de recherche - Département MAST – Laboratoire CPDM, université Gustave Eiffel (Marne-la-Vallée, France)
INTRODUCTION
Le suivi précis de la température du béton revêt une importance cruciale dans les ouvrages de bâtiment et de génie civil, car elle constitue un paramètre clé pour assurer la résistance et la durabilité des structures. Les structures massives, telles que les ponts, les barrages ou les immeubles de grande envergure, sont particulièrement exposées aux variations thermiques extrêmes et aux contraintes liées à la résistance au jeune âge. Dans cet article scientifique et technique, nous aborderons en détail la problématique de la température du béton, ses enjeux significatifs ainsi que les différentes méthodes de suivi disponibles.
Avec les progrès techniques et les exigences croissantes en matière de performances des structures, il est essentiel de comprendre la réaction d’hydratation du béton. L’hydratation est un processus complexe qui se déroule en plusieurs étapes, et sa compréhension permet de mieux appréhender les variations de température au sein du matériau. De plus, différents facteurs influencent cette réaction, tels que la composition du béton, le rapport eau/ciment, les adjuvants utilisés et les conditions environnementales. Ces facteurs peuvent entraîner une production significative de chaleur pendant la prise du béton, ce qui nécessite une attention particulière lors du suivi de la température.
Tout d’abord, le suivi précis de la température du béton permet de maîtriser la fissuration du béton, qui peut résulter des variations thermiques et des contraintes internes. Ensuite, il contribue à la gestion adéquate des déformations du béton, en particulier au jeune âge où le matériau est encore vulnérable.
Plusieurs méthodes de suivi de la température du béton sont disponibles, chacune offrant des avantages spécifiques. Les capteurs filaires, tels que les thermocouples, permettent une mesure précise et fiable, tandis que les capteurs sans fil offrent une plus grande flexibilité et une installation simplifiée. Les systèmes de mesure automatisés sont capables de collecter et d’analyser les données en temps réel, offrant ainsi une surveillance continue du processus de durcissement du béton. De plus, les outils de modélisation numérique fournissent des prédictions et des simulations pour anticiper les variations de température dans les structures.
En conclusion, cet article aborde le suivi de la température du béton comme un paramètre clé pour assurer la résistance et la durabilité des ouvrages de bâtiment et de génie civil. En fournissant une compréhension approfondie de la réaction d’hydratation du béton, des enjeux liés à la température, des méthodes de suivi disponibles, cet article vise à enrichir les connaissances dans ce domaine crucial. Les résultats présentés, les perspectives et les recommandations serviront de base pour des projets futurs, tout en soulignant les limites actuelles de l’étude et les possibilités de recherche future.
MOTS-CLÉS
Béton fissuration Durabilité des constructions contrôle thermique ciment surveillance en temps réel
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5. Conclusion
L’avenir de la surveillance de la température du béton et des méthodes de contrôle thermique repose sur des évolutions technologiques prometteuses. Ces avancées permettront d’améliorer la précision et l’efficacité des systèmes de surveillance, tout en simplifiant leur mise en œuvre sur les chantiers.
Le processus d’hydratation du béton se divise en plusieurs étapes : la préinduction, la période dormante, le gain de résistance, et l’état stable. La chaleur dégagée peut être évaluée expérimentalement, par des essais adiabatiques ou semi-adiabatiques, ou par modélisation numérique. La réaction d’hydratation est influencée par de nombreux paramètres, tels que la composition et la finesse du ciment, ainsi que la formulation du béton.
La réaction d’hydratation du ciment génère de la chaleur dans un élément en béton, un phénomène accentué dans les structures massives. Le béton subit des retraits endogènes et de dessiccation, pouvant causer des fissures si ses déformations sont contraintes. Il est donc crucial de surveiller en temps réel la température du béton pour ajuster les méthodes correctrices et éviter des températures extrêmes, garantissant ainsi la qualité du béton.
En France, le fascicule 65 régit les exigences pour le bétonnage, incluant les conditions de température. Des mesures spécifiques sont nécessaires pour le bétonnage par temps chaud, au-dessus de 25 °C, et par temps froid, entre –5 °C et 5 °C, afin d’assurer la performance et la durabilité du béton.
Les structures massives en béton, souvent associées à de grandes dimensions, sont soumises à des températures élevées au jeune âge dues à l’exothermie de l’hydratation. Ces températures peuvent engendrer des fissurations par retrait gêné ou gradients thermiques, affectant la durabilité et les performances des ouvrages. Le risque de réaction sulfatique interne (RSI) apparaît si la température dépasse 65 °C, entraînant des fissures à long terme en présence d’humidité. Une formulation adaptée et la surveillance en temps réel des températures sont essentielles pour limiter ces désordres.
Le choix d’un système de surveillance de la température du béton doit prendre en compte la précision des capteurs, la profondeur de mesure et la méthode de collecte...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BERODIER (E.) - Impact of the supplementary cementitious materials on the kinetics and microstructural development of cement hydration. - Dans Science et génie des matériaux. Thèse de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (2015).
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(2) - NONAT (A.) - L’hydratation des ciments. - Dans La durabilité des bétons. Presses de l’école nationale des Ponts et chaussées (2008).
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(3) - FIERENS (P.), VERJAEGEN (J.-P.) - Induction period of hydration of tricalcium silicate. - Dans Cement and Concrete Research, vol. 6, pp. 287-292 (1976).
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(4) - GARRAULT-GAUFFINET (S.), NONAT (A.) - Experimental investigation of calcium silicate hydrate (C-S-H) nucleation. - Dans Journal of Crystal Growth, vol. 200, pp. 565-574 (1999).
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(5) - HU (J.), GE (Z.), WANG (K.) - Influence of cement fineness and water-to-cement ratio on mortar early-age heat of hydration and set times. - Dans Construction and Building Materials, vol. 50, pp. 657-663 (2014).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Comportement au jeune âge du béton – Maturométrie : mesure, techniques et perspectives
-
Réaction sulfatique interne dans les structures en béton – Mécanisme, pathologie et prévention
-
Réparation des ouvrages en béton armé – Partie 1 : pathologies et diagnostic
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Prise et durcissement des bétons – Les effets thermomécaniques
NORMES
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Béton – Spécification, performance, production et conformité - AFNOR, NF EN 206/CN+A2 - 2022
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Méthodes d’essais des ciments. Partie 3 : détermination du temps de prise et de la stabilité - AFNOR, NF EN 196-3+A1 - 2009
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Essais pour béton durci – Partie 15 : méthode adiabatique de détermination de la chaleur dégagée par le béton en cours de durcissement - AFNOR, NF EN 12390-15 - 2019
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Essai pour béton durci – Partie 14 : Méthode semi-adiabatique de détermination de la chaleur dégagée par le béton au cours son processus de durcissement - AFNOR, NF EN 12390-14 - 2016
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Méthodes d’essais des ciments Partie 9 : Chaleur d’hydratation – Méthode semi-adiabatique - AFNOR NF EN 196-9 - 2010
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Méthodes d’essais des ciments Partie 1 : composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants - AFNOR NF EN 197-1 - 2012
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Ciment...
ANNEXES
Ministère de l’économie et des finances & Ministère de la transition écologique et solidaire, Cahier des clauses techniques générales applicables aux marchés publics de travaux de génie civil – Fascicule N° 65, EXECUTION DES OUVRAGES DE GENIE CIVIL EN BETON, décembre 2017.
HAUT DE PAGE
Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Concrete Sensor HCS
Hilti France : Ingénierie
https://www.hilti.fr/content/hilti/E2/FR/fr/business/business/engineering.html
Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
InfoCiments – Plateforme d’information de l’industrie cimentière française
Association Française de Génie Civil
Association Universitaire de Génie Civil
Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
InfoCiments : Bétonnage par temps chaud
https://www.infociments.fr/betons/betonnage-par-temps-chaud
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