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Fissuration en béton avec référence particulière au béton à haute performance

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par Touhami TAHENNI
USTHB, Algerie - Magister en Génie Civil 2006
  

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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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