La durabilit des ouvrages en bton arm ou prcontraint est fortement dpendante de la qualitdu bton, et en particulier de la zone denrobage. Cest en effet au travers de la porosit que peu-vent migrer des agents agressifs (sulfates, chlorures, CO2, etc.) susceptibles dinteragir avec les consti-tuants du ciment et de provoquer lapparition de dsordres. Nanmoins, la compacit des btonsne peut, elle seule, tre garante de la bonne tenue dans le temps. En effet, la manifestation de ph-nomnes de fissuration ouverte dans la zone denrobage peut augmenter les proprits de trans-fert des btons, aussi compacts soient-ils, et ainsi nuire leur durabilit. Dans cette optique, la ma-trise de la fissuration prcoce des btons, lie aux phnomnes de retrait, apparat essentielle.

1> Quest-ce que le retrait ?Le retrait correspond des variations dimensionnelles mettant en jeu des phnomnes phy-siques avant, pendant ou aprs la prise des btons. Lorsquelles ne sont pas matrises par le fer-raillage ou la prsence de joints, ces variations dimensionnelles donnent lieu lapparition defissurations prcoces, douverture consquente. Les fissurations lies au retrait doivent tre dif-frencies des phnomnes de fissuration fonctionnelle des ouvrages, ces derniers tant gn-ralement matriss par les rgles de calcul, et restent compatibles avec la bonne tenue desouvrages dans le temps, notamment en raison des faibles ouvertures des fissures.Quatre types de retrait peuvent tre lorigine de lapparition de fissures sur la surface des pare-ments : retrait plastique, retrait de dessication, le retrait thermique et le retrait dauto-dessiccation.

a - Le retrait de plastique est en relation avec des dformations par tassement gnral du btonfrais, dformations qui peuvent tre gnes et crer une fissuration de surface au droit dobs-tacles tels que des armatures par exemple (fig. 1). Ce retrait est limit la priode prcdant laprise du bton, lorsque ce dernier reste suffisamment dformable pour subir des tassements.

b - Le retrait de dessiccation est li au schage qui se manifeste avant, pendant et aprs laprise du bton. Dans des conditions courantes, il est de lordre de 1 mm/m. La fissuration quien rsulte (fig. 2 et 3) est due la dpression capillaire qui se produit lorsque des mnisquesdeau se forment dans les pores capillaires du bton frais. Ce retrait, qui est donc conscutif lvaporation de leau, peut se manifester quelques minutes aprs la mise en uvre du bton,et se poursuivre quelques semaines aprs. Il est pilot par la cintique de dessiccation.

c - Le retrait thermique est li au retour temprature ambiante des pices en bton ayantau pralable subi une lvation de temprature due aux ractions exothermiques dhydra-tation du ciment. Ce retour temprature ambiante est accompagn par une contractionqui gnre des dformations empches susceptibles de conduire lapparition de ph-nomnes de fissuration. Ce type de retrait, qui ne concerne que des pices dpaisseur sup-rieure 60 80 cm, se manifeste de quelques dizaines dheures aprs la mise en uvre,jusqu quelques semaines, sa dure tant dpendante de la nature des lments en btonconsidrs (plus une pice est massive, et plus la contraction thermique sera lente).

d - Le retrait dauto-dessiccation est li la contraction du bton en cours dhy-dratation et protg de tout change deau avec le milieu environnant. Il provient enfait dun phnomne dauto-dessiccation de la pte de ciment conscutif la contractionLe Chatelier (le volume des hydrates forms est plus petit que le volume de leau et duciment anhydre initial). Le phnomne conduisant la contraction est d des forces detraction capillaires internes, similaires celles responsables du retrait plastique. Ce derniertype de retrait concerne plus particulirement les btons hautes performances (BHP) ou trs hautes performances (BTHP). Il devient ngligeable pour les btons ordinaires.

Ces quatre types de retrait peuvent se cumuler lchelle dun mme bton (on parle ainsi duretrait total comme la somme des diffrents retraits). Enfin, le retrait dauto-dessiccation et leretrait thermique intressent la masse du bton, alors que les deux autres types de retraitconcernent la priphrie des lments en bton.Il existe un cinquime type de retrait, le retrait de carbonatation, pour lequel il nexiste quepeu de donnes exprimentales lheure actuelle. Ce retrait est li aux ractions de carbo-natation des constituants du ciment.

Pathologie

Le retrait des btons

La principale consquence visibledu retrait est la fissuration. Il existe plusieurs sortes de retraits. Le Lerm* dresse le portrait des mcanismes de cette pathologie particulire.

MMATIREL

e tt tvisible est l'apparition de fissures.

Fig. 1 Reprsentation schmatique du retrait de ressuage.

Fig. 2 Retrait plastique la surfacedune dalle en bton arm.

Fig. 3 Ouverture importante des fissures de retrait.

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2> Quelles sont les consquences du retrait ?Dans tous les cas, la consquence essentielle du retrait est lapparition de phnomnes defissuration (fig. 2) pouvant diminuer la durabilit des structures en bton arm ou prcon-traint, et/ou limiter leur capacit portante, notamment dans le cas de manifestation dansla masse. Cette fissuration peut conduire limiter ladhrence entre un matriau rapporten surface (revtement par exemple) et le support en bton.Les consquences de la fissuration sur la durabilit des structures en bton sont dues laug-mentation de la cintique de pntration des agents agressifs prsents dans le milieu envi-ronnant, au travers des fissures ouvertes sur les parements. La figure 3 montre ainsi limpactque peut avoir une fissuration ouverte de surface sur un voile en bton arm affect par un

phnomne de retrait plastique. Endehors de la fissure, la profondeur decarbonatation, lie la diffusion du CO2 atmosphrique dans le bton, estlimite quelques millimtres sur lesdeux faces, et aucun dsordre nestobserv. En revanche, le phnomne decarbonatation est acclr le long desfissures traversantes, entranant ainsi lacorrosion des armatures recoupes parles fissures.

3> Comment viter, rduire ou contrler le retrait ?Dans la mesure o la fissuration de retrait est due des mcanismes diffrents en fonction dutype de retrait, les mesures prventives considrer sont diffrentes. Il convient donc, en pre-mier, didentifier le ou les types de retraits susceptibles de se manifester pour un ouvrage donn.La limitation des effets lis au retrait de ressuage peut tre obtenue en optimisant la formula-

tion des btons, en terme de dosages en ciment, de dosage en lments finset de dimension maximale des granulats, ainsi quen matrisant la quantitdeau de gchage afin de limiter le ressuage. Dans cette optique, lutilisationdadjuvants rducteurs deau, ainsi quune tude soigne des plans de fer-raillage et de la gomtrie des pices, constituent des solutions prventivesindispensables.La prvention des effets lis au retrait plastique est obtenue en limitantla dessiccation du bton, cest--dire lvaporation de leau avant et pen-dant le durcissement. Dans cette optique, la mise en place dune cure dubton, dans le cas o les risques dvaporation sont optimums (tempra-tures ambiantes leves, vent), permet de rduire la dessiccation. Les pro-cds de cure peuvent correspondre une humidification rgulire duparement, la mise en place dune feuille de polyane, ou encore lutili-sation de produits de cure. La matrise de lhumidit des granulats et descoffrages, lutilisation de fibres, ainsi que lutilisation de quantits deau degchage peu leves (emploi dadjuvants rducteurs deau) permettentaussi de rduire la fissuration associe au retrait plastique.

La limitation des effets lis au retrait thermique peut tre obtenue en utilisant des ciments faible chaleur dhydratation, tels que dfinis par la norme NF EN 197-3. Une protection de la sur-face des parements afin de limiter les risques de dessiccation accentus par llvation de latemprature de la masse du bton, constitue une mesure prventive complmentaire efficace.Enfin, la fissuration due au retrait dauto-dessiccation peut tre limite en prenant encompte, dans le calcul, les contraintes engendres, et en les matrisant par lajout darma-tures passives ou de prcontrainte.

4> Que faire lorsque le retrait est avr ?Lorsquune fissuration de retrait est avre sur un ouvrage, il est essentiel de vrifier que lephnomne est stabilis, sous peine de raliser des rparations peu durables.La rparation des dsordres lis au retrait, lorsquelle est possible, correspond un colma-tage des fissures laide de produits spcifiques dont certains peuvent prsenter une las-ticit permettant de reprendre, dans une certaine mesure, les dformations lies la pour-suite du phnomne sil nest pas compltement stabilis.

Christophe Carde, directeur technique du LERM

MMATIRELaboratoire de la Le retrait des btons

La mise en place dune cure du bton permet de rduire la dessiccation.

La rparation des dsordres lis au retraitcorrespond un colmatage des fissures laide de produitsspcifiques.

Consquence de la fissuration sur la durabilit des btons arms (les zones carbonates sont incolores, et les zones non carbonates sont roses).

Fig. 4 Profondeur de carbonatationhors fissure.

Fig 5 et 6 Carbonatation le long des fissures avec armatures corrodes (soulignes par les flches vertes).

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n6 Septembre /Octobre 2006 www.betons-lemagazine.fr86