Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Paul ACKER : Ingénieur ECP, docteur de l’ENPC - Chef de la division Bétons et ciments pour ouvrages d’art au Laboratoire central des Ponts et chaussées
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’hydratation du ciment est une réaction exothermique et thermo-activée. Dans les pièces massives (ou calorifugées), l’exothermie se traduit par une élévation de la température qui peut atteindre, dans certaines zones, une cinquantaine de degrés. Dans les pièces de plus faible épaisseur, la thermo-activation peut être mise à profit, sur chantier et surtout en usine de préfabrication, pour accélérer la croissance des résistances. Après un rappel des principales propriétés thermiques des ciments et des bétons, cet article présente les trois principaux effets thermomécaniques qui sont importants pour l’ingénieur, à savoir :
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les risques de fissuration dans les ouvrages massifs ou de géométrie complexe et les modèles numériques qui permettent d’analyser ces risques (et, le cas échéant, de faire le choix entre les techniques qui permettent de limiter les ouvertures des fissures) ;
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les techniques industrielles qui permettent d’accélérer, sur chantier ou en usine, la croissance des résistances mécaniques du matériau, grâce à divers types de traitements thermiques (thermomaturation) ;
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les méthodes de chantier qui permettent d’estimer, dans les heures qui suivent la prise du béton, la résistance mécanique acquise en des points choisis de l’ouvrage, à partir de l’enregistrement des températures dans l’ouvrage lui-même (maturométrie).
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VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 1993 par Marc MAMILLAN
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Traitements thermiques du béton2. Maîtrise de la fissuration au jeune âge
2.1 Contraintes produites au cours de la prise et du durcissement
Les effets mécaniques qui résultent des champs de température produits par l’hydratation du ciment sont souvent considérables et peuvent être, dans certains ouvrages (barrages ou massifs de fondation...), largement dominants par rapport aux actions de nature strictement mécanique, tout particulièrement au jeune âge.
La chaleur produite par l’hydratation du ciment engendre un déséquilibre avec le milieu ambiant, ce qui génère des flux de chaleur et par conséquent des gradients de température.
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Les déformations qui résultent des variations de température ne sont donc jamais uniformes, ce qui engendre des contraintes. Les déformations observées ne sont donc pas une simple fonction de la seule variation locale de température, mais font toujours intervenir un comportement de structure. Ce comportement de structure est, souvent, assez simple à analyser : ainsi, pour un champ de température non plan (c’est-à-dire un champ qui est, dans une section droite, fonction non linéaire des coordonnées spatiales), la résistance des matériaux permet, dans les conditions d’application de la théorie des poutres, une décomposition très simple des effets mécaniques en deux composantes :
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une déformation plane ;
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un champ d’autocontraintes.
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La déformation plane comprend elle-même :
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un allongement ou (ce qui est plus fréquent dans le cas du béton) un raccourcissement moyen, qui s’obtient en calculant la valeur moyenne, sur la section, de la déformation imposée ;
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lorsque le champ imposé n’est pas symétrique, une rotation, qui s’obtient simplement en écrivant l’égalité de ses moments avec ceux du champ réel.
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Le champ d’autocontraintes (eigenstresses) s’obtient par différence entre le champ réel et le champ linéaire...
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Maîtrise de la fissuration au jeune âge
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ACKER (P.), ULM (F.J.) - Modélisation des ouvrages en béton soumis à des effets thermiques et/ou hydriques : in Emploi des éléments finis en Génie civil - La maîtrise de la modélisation des ouvrages. - Livre 2, Chap. 6, Hermès, Paris, 1996.
-
(2) - ACKER (P.) - Effets thermiques dans les bétons en cours de fabrication et applications aux ouvrages d’art : de nouveaux outils, pour une optimisation simultanée du coût et de la qualité. - Annales de l’ITBTP, n× 442, Série Béton 235, p. 61-77, fév. 1986.
-
(3) - ACKER (P.) - Comportement mécanique du béton : apports de l’approche physicochimique. - Rapport de recherche des LPC n× 152, Paris, 120 p., 1988.
-
(4) - BAMFORTH (P.B.) - Early-age thermal cracking in concrete. - Slough institute of concrete technology, Tech. n× TN/2, 1982.
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(5) - BASTIAN (G.), KHELIDJ (A.) - Propriétés thermophysiques d’un béton fraîchement coulé. - Bulletin...
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