Propriété des bétons légers ~ génie civil

Propriété des bétons légers

Résistance en compression

Avec des granulats légers et une formulation de béton appropriée, il est possible d’obtenir des résistances à la compression comparables à celles obtenues avec du béton traditionnel.

L’évolution des connaissances et des technologies du béton ont permis au fil des ans d’améliorer les propriétés des bétons, dont celles des bétons légers.

Par exemple, l’utilisation d’ajouts minéraux (fumée de silice, cendres volantes, laitiers) et d’adjuvants (agents entraineurs d’air, AEA, superplastifiants, SP, agents réducteurs d’eau, WR et accélérateurs de prise) ont donné la possibilité notamment de diminuer le rapport E/L tout en conservant une bonne maniabilité.

Des résistances en compression de 100 MPa ont même été obtenues et sont présentées (voir figure 2-6).

Figure 2-6: Relation entre la résistance en compression à 28j et la densité du béton frais d’un mélange avec des granulats légers [ZHA 2, 1991]

Dans le cas du béton léger, les granulats (légers) sont, contrairement au béton traditionnel, en général moins résistants que le mortier. Ils constituent le point faible du béton. Par contre, grâce à leur surface poreuse et aux liaisons qui en résultent, il y a une très bonne adhérence entre le mortier et les grains. La rupture se produit donc par cassure des granulats légers, dans des plans qui coupent un grand nombre de granulats. [ARN, 1986]

Cependant, il est judicieux de mentionner que des granulats légers ayant une même résistance à l’écrasement ne donnent pas nécessairement des bétons d’une même résistance à la compression, même si le rapport E/L est identique. En effet, d’autres paramètres doivent être pris en compte :

Les caractéristiques physiques et chimiques des granulats viennent modifier la zone d’interface entre la pâte et les gros granulats (ITZ en anglais, pour Interfacial Transition Zone). De plus, dans le cas des granulats légers, cette zone peut également s’étendre plus ou moins profondément dans les granulats légers eux-mêmes, selon la quantité de pâte absorbée dans les pores de surface. Une plus grande tendance à absorber entraine la densification de l’ITZ au voisinage des granulats légers. Cette densification de l’ITZ engendre des bétons plus résistants. Par exemple, des granulats légers d’une capacité d’absorption 200 % plus grande (absorption au bout de 6 h d’immersion des granulats secs) donnent des résistances en compression jusqu’à 25 % plus élevées. [WAS, 1996]

D’un point de vue chimique, deux phénomènes sont susceptibles d’être impliqués : d’une part, une réaction pouzzolanique entre le granulat (si le granulat a une réactivité pouzzolanique élevée) et la solution alcaline susceptible d’y pénétrer, et, d’autre part, un processus d’imprégnation au cours duquel des CH (Portlandite) se déposent dans le granulat. Ils pourraient semble-t-il conduire chacun à une augmentation de la résistance de l’ordre de 20 % entre 28 jours et 90 jours. [WAS, 1996].

2.Résistance à la traction

De même que pour les bétons ordinaires, les bétons légers présentent une résistance à la traction assez faible. Ceci est d’autant plus vrai pour les bétons légers, puisque la propagation des fissures peut s’effectuer au travers des granulats. Des résistances à la traction par fendage de 3,3 à 4,2 MPa pour des bétons d’une masse volumique de 1940

kg/m3 [WIL, 1988], ou de 3,5 à 5,6 MPa pour des bétons, dont la masse volumique variait de 1620 à 1885 kg/m3 [ZHA 2, 1991], ont par exemple été rapportées.

3 . Module élastique

Pour un rapport E/L équivalent, le module élastique d’un béton léger est inférieur à celui d’un béton normal. La cause principale réside dans le module élastique des granulats légers (10 à 20 GPa) qui est très inférieur à celui des granulats de masse volumique usuelle (granite, 10 à 70 GPa, calcaire, 10 à 55 GPa). La figure 2-7 présente quelques résultats de précédentes études sur des bétons légers. On constate notamment que le module élastique semble proportionnel à la masse volumique.