Bibliographie & annexes
Présentation
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.
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MOTS-CLÉS
Béton fissuration Durabilité des constructions contrôle thermique ciment surveillance en temps réel
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Présentation
Méthodes de mesure de la température3. Structures massives en béton
Il n’y a pas définition normée de ce qu’est une structure massive. Mais on peut admettre qu’une structure massive correspond à une structure dont la plus petite dimension fait au moins 60 cm (LCPC, 2003).
Ces dernières années, l’utilisation d’éléments en béton massif s’est généralisée. En règle générale, le béton massif a été associé à de grandes structures telles que des barrages. Cependant, d’autres structures, comme des semelles de pylônes de ponts à haubans ou des radiers de centrales nucléaires, peuvent aussi présenter des parties massives. La nécessité de méthodes impliquant des cycles rapides (pour la rotation des coffrages, la manipulation de pièces, la mise en précontrainte pour des ponts poussés…) a également conduit à des pièces où les températures au jeune âge sont élevées.
La formulation d’un mélange pour les coulages de béton massif peut varier considérablement en fonction du type de structure, de l’environnement et des ressources disponibles. Des conditions hivernales difficiles à la chaleur extrême, le béton massif présente de nombreux défis techniques uniques qui nécessitent l’application de techniques de conception et de surveillance spécifiques. La principale préoccupation des applications de béton massif est liée aux températures élevées auxquelles l’élément est soumis.
La diffusion de la température est un phénomène qui dépend de la taille des pièces. Cela entraîne des conséquences sur les températures après bétonnage, notamment une élévation de température à cœur proche des conditions adiabatiques dès que la taille des pièces est voisine de 2 m ou plus. Les pièces massives vont mettre aussi plusieurs semaines à refroidir. Et, pour le béton situé près de la surface extérieure des pièces, les températures atteintes sont affectées par la température extérieure et les conditions d’échanges thermiques.
Ces températures élevées induisent un risque de fissuration par les contraintes qui sont générées, soit parce que le retrait est gêné, soit à cause des gradients de température entre la peau et le cœur des pièces en béton, soit, enfin, à cause de la possible formation d’ettringite différée.
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Structures massives en béton
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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