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 :
-
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) ;
-
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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Chaleur d’hydratation du ciment et durcissement du béton4. Maturométrie
4.1 Objectifs et principe de la méthode de maturométrie
Différents appareillages et méthodologies sont aujourd’hui proposés sur les chantiers pour remplacer l’écrasement des éprouvettes d’information (éprouvettes qui permettent de vérifier que la résistance requise au décoffrage ou à la mise en précontrainte est atteinte) par l’évaluation indirecte de cette résistance, moyennant l’utilisation de la loi d’Arrhenius, à partir de l’enregistrement des températures (par des thermistances ou des thermocouples noyés dans le béton) de l’ouvrage.
La loi d’Arrhenius, qui s’applique de manière remarquable pour un grand nombre de réactions chimiques dont la vitesse dépend de la température, exprime que la vitesse de la réaction est liée à la température par une exponentielle, de la manière suivante :
avec :
- α :
- degré d’avancement de la réaction
- E :
- énergie d’activation de la réaction
- R :
- constante des gaz parfaits
- T :
- température absolue
Lorsque la température varie et que l’on connaît sa valeur T (t ) à tout instant, on peut alors définir la variable suivante :
variable qui a la dimension d’un temps et qui est égal à l’âge réel t lorsque la température est constante et égale à T0. On l’appelle âge équivalent ou maturité.
La loi d’Arrhenius signifie que le degré d’avancement de la réaction, à l’instant t, est le même que celui que l’on aurait atteint à l’instant teq , si la température avait été maintenue constante et égale à la température...
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Maturométrie
BIBLIOGRAPHIE
-
(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.
-
(5) - BASTIAN (G.), KHELIDJ (A.) - Propriétés thermophysiques d’un béton fraîchement coulé. - Bulletin...
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