Fissuration en béton avec référence particulière au béton à haute performance

1.5.2. RÉSISTANCE EFFECTIVE

Le béton se fissure notamment en tout endroit d'un ouvrage où les contraintes de traction résultant des sollicitations atteignent ou dépassent sa résistance à la traction. Notons que la valeur effective ou apparente de la résistance à la traction du béton dans un ouvrage f_ct,ef peut différer sensiblement de la valeur conventionnelle f_{ct m} telle que définie ci-dessus, qui est strictement valable pour de petites éprouvettes de béton conservées dans des conditions bien définies plutôt favorables et essayées à l'âge de 28 jours. Dans un élément de structure réel, les gradients hydriques, les gradients thermiques et la présence de la cage d'armatures - cette dernière s'opposant au retrait du béton - génèrent le développement d'états de contraintes auto-équilibrées et de contraintes de traction qui peuvent localement dépasser la résistance du béton à la traction. Il en résulte une microfissuration ou des amorces de fissures qui diminuent la rigidité de l'élément considéré et sa résistance effective ou apparente à la traction .

En l'état actuel des connaissances, la diminution de la résistance effective à la traction du béton dans un ouvrage peut être définie comme suit

f_{ct, ef} = k (t).k(h).f_{ct m} (4)

Dans cette relation :

k(h) : est un coefficient de minoration fonction principalement de l'épaisseur h de l'élément d'ouvrage considéré.Un élément de structure de forte épaisseur développe plus de fissures ouvertes.

k(t) : est un coefficient de correction permettant de tenir compte, le cas échéant, de l'âge du béton au moment où des fissures sont supposées se produire

On observe fréquemment l'apparition de fissures dans des ouvrages en béton durant leur construction, souvent quelques jours seulement après le bétonnage. Dans la plupart des cas il s'agit de fissures dues au retrait thermique. L'hydratation du ciment, cause du durcissement du béton, est une réaction fortement exothermique qui provoque durant les premières heures une élévation de la température au sein de l'élément bétonné, plus ou moins importante et plus ou moins homogène selon le type et le dosage du ciment utilisé et des ajouts éventuels, selon le type d'élément et ses dimensions, ainsi que selon la nature du coffrage. Cette phase d'échauffement sur un béton jeune encore relativement mou est suivie dès le décoffrage d'une phase de refroidissement se produisant sur le béton déjà passablement durci, donc beaucoup plus fragile et susceptible de se fissurer si aucune précaution n'est prise. Ces phénomènes sont très complexes et dépendent de nombreux paramètres. Il convient en outre de distinguer entre fissures traversantes résultant des variations de températures moyennes entre étapes successives de bétonnage et fissures superficielles résultant des gradients de température au sein d'une même étape. Il n'est guère possible d'estimer le risque d'apparition de fissures dues au retrait thermique et, cas échéant, d'évaluer l'efficacité de mesures préconisées pour les empêcher, sans recourir à des essais ou à des simulations numériques relativement complexes [19].