Résumé
Malgré la présence des aciers de renforcement pour
reprendre les contraintes de traction dans les éléments en
béton armé, les fissures ne sont pas éliminées.
Ainsi l'objectif du thème traité dans ce mémoire vise
à étudier le phénomène de la fissuration en
béton et ses effets sur la capacité portante, sur la
servicibilité et la durabilité et enfin sur la
fonctionnalité des structures en béton armé, tout en
examinant le cas particulier du Béton à Haute Performance.
Des essais de flexion à trois points ont été
effectués sur des poutres en Béton Ordinaire, en Béton
Ordinaire renforcé de fibres d'acier, en Béton à Haute
Performance et enfin en Béton à Haute Performance
renforcés en fibres d'aciers.
Les résultats de cette expérimentation montrent que
la quantité de fibres introduite dans le mélange du béton
permet d'arrêter le développement des fissures et par
conséquent de mieux contrôler l'ouverture des fissures et
permettent aussi une amélioration relative de la résistance du
béton vis-à-vis de la traction.
Une poutre en Béton témoin développe peu de
fissures mais avec des ouvertures assez larges, pendant qu'une poutre en
Béton contenant des fibres développera plus de fissures avec des
ouvertures très fines.
Summary
In spite of the presence of the reinforcing steel to take-up
tensile stresses in reinforced concrete members, cracks are not eliminated.
For this reason the objectives of the subject covered in this work is the study
of the cracking phenomenon exhibited by concrete material with particular
reference to high performance concrete. Three-point flexural tests are carried
in the present work on beam specimens made of ordinary concrete, ordinary
concrete with steel fibres, high performance concrete and high performance
concrete with steel fibres. The results of this experimental work show that the
quantity of fibres introduced into the concrete mix makes it possible to stop
the development of the cracks and hence to control their openings as well as to
relatively improve the tensile strength of the concrete material. The Pilot
concrete beam specimens develop few cracks but with wider openings, while a
concrete beam specimens containing steel fibres develop more cracks with very
fine openings.
LISTE DES FIGURES
Figure 1.1 : Essai de traction sur un
tirant en béton
armé........................................8
Figure 1.2 : Essai de flexion quatre
points..........................................................8
Figure 1.3 : Essai de
fendage.........................................................................11
Figure 2.1 : Réseau de fissures de
surface..........................................................25
Figure 2.2 : Réduction de la zone de
compression et redistribution des contraintes
de béton aux
aciers.......................................................................25
Figure 2.3 : Fissuration
caractéristique en faïençage causée par la
réaction alcalis silice
dans un mur de soutènement à
Ottawa (Ontario)....................................27
Figure 2.4 : Causes de fissuration du
béton frais et du béton
durci...............................31
Figure 2.5 : Les quatre principales sortes de
fissures précoces susceptibles d'affecter
un ouvrage en
béton........................................................................34
Figure 3.1 : Distinction entre fissures
traversantes et non
traversantes..............................45
Figure 3.2: Représentation
schématique de la corrosion électrochimique
en présence de
chlorures..................................................................48
Figure 3.3 : Eclatement du béton due
à la corrosion des
armatures..............................51
Figure 3.4 : Corrosion des aciers
après pénétration d'un agent
gressif...........................53
Figure 4.1 : Définitions de l'aire
déterminante Act et du facteur selon la norme SIA
62.............56
Figure 4.2 : Distance maximale entre les
barres de traction
prise du règlement BS
8110..............................................................62
Figure 5.1 : Géométrie des
facteurs de la formule de
Gergely-Lutz................................70
Figure 5.2 : Comparaison entre les valeurs
moyennes calculées selon éq. (5.11)
et mesurées de l'ouverture des
fissures, pour des tirants de béton armé
sollicités par une déformation
imposée de courte
durée...........................74
Figure 5.3 : Influences du pourcentage
d'armature et de la résistance du béton sur l'ouverture
des fissures : (a) selon la
méthode de Jaccoud ; (b) selon la méthode européenne
du Code
Modèle..................................................................................77
Figure 5.4 : Influence de la
répartition des barres d'armature sur l'ouverture des
fissures............. 77
Figure 5.5 : Influence des conditions
d'adhérence béton-armature sur l'ouverture des
fissures........78
Figure 5.6 : Influence de la
résistance du béton et de la contrainte dans l'armature
sur l'ouverture des
fissures.....................................................................79
Figure 6.1 : Exemples d'applications du
BHP.........................................................82
Figure 6.2 : Echelle de classification des
bétons en fonction de la résistance  ...................83
Figure 6.3: Fissuration en BHP sans
fibres............................................................85
Figure 6.4 : Fissuration en BHP avec ajout
des fibres d'aciers
(couture d'une
fissure).....................................................................85
Figure 6.5 : Différents types de
fibres..................................................................86
Figure 6.6 : La fibre à
crochets.............................................................................86
Figure 6.7 : Les fibres d'aciers
utilisées dans nos
essais.............................................87
Figure 6.8 :
Fissuromètre.................................................................................89
Figure 6.9 : Ferraillage de la poutre.....
.................................................................90
Figure 6.10 : Section
balancée...........................................................................91
Figure 6.11 : Analyse
granulométrique................................................................93
Figure 6.12 : Malaxeur à
béton..........................................................................97
Figure 6.13 : Mesure de l'affaissement du
béton.....................................................97
Figure 6.14 : Aiguille
vibrante..........................................................................97
Figure 6.15 : Serrage des
éprouvettes
cubiques.......................................................97
Figure 6.16 : Coulage des
poutres.......................................................................97
Figure 6.17 : La cure du béton
durant les 24 heures du
coulage....................................99
Figure 6.18 : Conservation des poutres dans
un bassin d'eau.......................................99
Figure 7.1 : Dispositif de chargement des
poutres (flexion à trois
points)........................102
Figure 7.2 : Courbe Effort - Flèche
des poutres BO et
BOF........................................104
Figure 7.3 : Courbe Effort - Flèche
des poutres BO et
BHP.........................................104
Figure 7.4 : Courbe Effort - Flèche
des poutres BHP et
BHPF....................................105
Figure7.5 (a) : poutres en Béton
Ordinaire
BO).......................................................110
Figure7.5 (b) : poutres en Béton
Ordinaire Fibré
(BOF)............................................110
Figure7.5 (c) : poutres en Béton
à Haute Performance
(BHP).......................................110
Figure7.5 (d) : poutres en Béton
à Haute Performance Fibré
(BHPF).............................111
Figure 7.6 : Courbe Effort - Ouverture des
fissures des poutres en BO et BOF..................111
Figure 7.7 : Courbe Effort -Ouverture des
fissures des poutres en BO et BHP...................112
Figure 7.8 : Courbe Effort -Ouverture des
fissures des poutres en BHP et BHPF...............112
Figure 7.9 : Courbe Flèche -
Ouverture des fissures des poutres en
BO...........................113
Figure 7.10 : Courbe Flèche-
Ouverture des fissures des poutres en
BOF.........................113
Figure 7.11 : Courbe Flèche -
Ouverture des fissures des poutres en BHP........................114
Figure 7.12 : Courbe Flèche -
Ouverture des fissures des poutres en BHPF......................114
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