Pourquoi La Température du Béton est Importante, En Particulier Pendant les Températures extrêmes

La chaleur produite par le béton pendant le durcissement du béton est appelée chaleur d’hydratation. Cette réaction exothermique se produit lorsque l’eau et le ciment réagissent. La quantité de chaleur produite pendant la réaction est principalement liée à la composition et à la finesse du ciment.

LES CINQ PHASES DE L’ÉVOLUTION DE LA CHALEUR DANS LE BÉTON

L’évolution de la chaleur dans le béton est un sujet très complexe et largement étudié. Pour simplifier ce processus, l’évolution de la chaleur dans le temps peut être séparée en cinq phases distinctes. Le profil thermique peut changer en fonction du type de ciment. L’hydratation typique du ciment de type I est représentée graphiquement dans la figure ci-dessous.

PHASE i: PRÉ-INDUCTION

Peu de temps après que l’eau est entrée en contact avec le ciment, il y a une forte augmentation de la température, ce qui se produit très rapidement (en quelques minutes). Pendant cette période, les phases réactives primaires du béton sont les phases aluminates (C3A et C4AF). Les phases aluminate et ferrite réagissent avec les ions calcium et sulfate pour produire de l’ettringite qui précipite à la surface des particules de ciment. Au cours de cette phase, dans une moindre mesure, les phases silicatées (principalement C3S) réagiront également en très petites fractions par rapport à leur volume total et formeront une très fine couche de silicate de calcium-hydrate (C-S-H).

PHASE ii: PÉRIODE DE DORMANCE

Cette phase est également appelée phase d’induction. Pendant cette période, le taux d’hydratation est considérablement ralenti. Traditionnellement, on pense que cela est dû à la précipitation des composés susmentionnés à la surface des particules de ciment, ce qui conduit à une barrière de diffusion entre les particules de ciment et l’eau. Néanmoins, il existe un débat important sur les raisons physiques et chimiques de l’apparition de cette étape et les méthodes pour la prédire. C’est la période à laquelle le béton frais est transporté et placé car il n’a pas encore durci et est toujours utilisable (plastique et fluide). Il a été démontré que la durée de la période de dormance varie en fonction de plusieurs facteurs (type de ciment, adjuvants, w / cm). La fin de la période de dormance est typiquement caractérisée par l’ensemble initial.

PHASES iii et iV:

GAIN DE RÉSISTANCE Dans cette phase, le béton commence à durcir et à gagner en résistance. La chaleur générée pendant cette phase peut durer plusieurs heures et est principalement causée par la réaction des silicates de calcium (principalement C3S et dans une moindre mesure C2S). La réaction du silicate de calcium crée un hydrate de silicate de calcium “de deuxième étape” (C-S-H), qui est le principal produit de réaction qui donne de la résistance à la pâte de ciment. Selon le type de ciment, il est également possible d’observer un troisième pic de chaleur plus faible à partir de l’activité renouvelée de C3A.

PHASE V: ÉTAT D’ÉQUILIBRE

La température se stabilise avec la température ambiante. Le processus d’hydratation ralentira considérablement mais ne s’arrêtera pas complètement. L’hydratation peut se poursuivre pendant des mois, des années, voire des décennies à condition qu’il y ait suffisamment d’eau et de silicates libres pour s’hydrater, mais le gain de force sera minime pendant cette période.

Pourquoi Surveiller la Température Du béton?

Dans la phase II, la température du béton peut être mesurée au fur et à mesure que le béton est coulé. La mesure de la température est généralement effectuée pour s’assurer que le béton est conforme à certaines spécifications qui définissent une certaine plage de température admissible. Les spécifications typiques exigent que la température du béton lors de la mise en place soit comprise entre 10 ° C et 32 ° C. Cependant, différentes limites spécifiées sont fournies en fonction de la taille de l’élément et des conditions ambiantes (ACI 301, 207). La température que le béton présente lors du placement affecte la température du béton lors de la phase d’hydratation suivante. La surveillance de la température du béton pendant les phases III et IV est un élément de contrôle de la qualité qui est régulièrement effectué. La raison principale de cette mesure est de s’assurer que le béton n’atteint pas des températures trop élevées ou trop basses pour permettre un développement de résistance et une durabilité appropriés du béton. Une autre raison de surveiller la température du béton pendant cette phase est d’évaluer la résistance en place, où le taux d’hydratation est le principal responsable de la méthode de maturité (ASTM C 1074).

BÉTONNAGE PAR TEMPS CHAUD

Généralement, une limite de 70 °C est spécifiée pour la température du béton pendant l’hydratation. Si la température du béton pendant l’hydratation est trop élevée, le béton aura une résistance précoce élevée, mais gagnera par conséquent moins de résistance à un stade ultérieur et présentera une durabilité moindre. De plus, il a été observé que de telles températures interfèrent avec la formation de l’ettringite au stade initial et que, par la suite, sa formation aux stades ultérieurs est favorisée; ce qui provoque une réaction expansive et un craquage ultérieur. De plus, les problèmes de température élevée sont préoccupants, en particulier lors des coulées massives de béton, où la température à cœur peut être très élevée en raison de l’effet de masse, tandis que la température de surface est plus basse. Cela provoque un gradient de température entre la surface et le noyau, si le différentiel de température est trop important, il provoque un craquage thermique.

BÉTONNAGE PAR TEMPS FROID

Si la température ambiante est trop basse, l’hydratation du ciment ralentira considérablement ou s’arrêtera complètement jusqu’à ce que la température augmente à nouveau. En d’autres termes, il y aura une réduction significative ou une fin du développement de la force. Si la température du béton atteint le point de congélation avant d’atteindre une certaine résistance (3,5 MPa) (ACI 306), le béton aura une résistance globale réduite. Cela provoquera également des fissures car le béton n’a pas une résistance suffisante pour résister à l’expansion de l’eau due à la formation de glace. Pour assurer le bon développement de la résistance et éviter la fissuration du béton, les directives générales suggèrent que la température du béton doit être maintenue supérieure à une certaine température pendant une durée spécifique (> 5 ° C pendant 48 heures) (ACI 306).

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