Enjeux liés aux éléments massifs en béton : pourquoi la surveillance de la température est cruciale

Le béton est un matériau de construction extrêmement polyvalent utilisé dans un large éventail de projets, des petites fondations aux structures massives telles que les ponts, les tunnels et les barrages. Cependant, en ce qui concerne la production d'éléments massifs en béton, il existe des défis particuliers qui doivent être pris en compte. L'un des plus importants est la surveillance de la température pendant le bétonnage. Cet article de blog met en évidence les particularités des éléments massifs en béton et explique pourquoi la surveillance de la température est si cruciale.

Que sont les éléments massifs ?

Les éléments massifs sont des structures ou des éléments en béton, généralement des éléments dont la plus petite dimension est > 0,80 m, qui, en raison de leur taille et de leur volume, nécessitent une gestion thermique spéciale. Il peut s'agir de grandes dalles de fondation, de murs épais, de murs de soutènement ou de barrages. Leur épaisseur considérable entraîne une lente dissipation de la chaleur, ce qui peut favoriser les contraintes thermiques et la fissuration pendant l'hydratation et le durcissement.

Développement de la chaleur pendant le bétonnage – le défi

Le béton dégage de la chaleur pendant l'hydratation, la réaction chimique entre le ciment et l'eau. Ce dégagement de chaleur est particulièrement important pour les éléments massifs, car la grande quantité de béton stocke la chaleur générée et ne la libère que lentement dans l'environnement. Cela entraîne une augmentation significative de la température à l'intérieur du béton, tandis que les couches externes peuvent refroidir plus rapidement. Le différentiel de température qui en résulte peut entraîner des contraintes internes qui, dans le pire des cas, peuvent provoquer des fissures qui altèrent la capacité portante et la durabilité de l'élément.

Pourquoi la surveillance de la température est-elle importante ?

La surveillance de la température est essentielle pour s'assurer que les différences de température au sein de l'élément peuvent être gérées efficacement et restent dans des limites acceptables. La température doit se situer dans la plage appropriée pour que la réaction d'hydratation se produise, tandis que les différentiels de température doivent rester minimes. Grâce à une surveillance attentive de la température, des décisions éclairées et des contre-mesures peuvent être prises rapidement, comme l'ajustement du mélange de béton, le contrôle de la vitesse de bétonnage ou l'utilisation de méthodes de refroidissement.

Méthodes de surveillance de la température

Il existe différentes méthodes pour surveiller la température dans les éléments massifs en béton :

• Mesure de la température du béton frais avant le bétonnage : Ceci peut être fait avec un thermomètre numérique ou des thermomètres à béton spéciaux qui sont immergés directement dans le mélange de béton.
• Mesure de la température dans l'élément en béton pendant le durcissement avec un thermomètre et un enregistreur de données : Des thermoéléments, tels que les capteurs TEMO, sont placés à différents endroits dans le béton pour mesurer en continu la température pendant l'hydratation. Les appareils de mesure/enregistreurs de données enregistrent la température sur une période plus longue, ce qui permet une analyse précise du profil de température. Les différences de température entre le cœur et les couches externes peuvent être documentées et analysées.
• Mesure de la température à la surface de l'élément pendant le durcissement par thermographie infrarouge : Avec cette méthode, la température de surface du béton peut être enregistrée sans contact, ce qui est utile pour identifier les points chauds locaux.
• Carottage après durcissement et analyse ultérieure : Dans certains cas, des échantillons sont prélevés pour analyser rétrospectivement les températures internes.
  
  

Mesure de la température pendant le durcissement du béton

Lors de la production d'éléments massifs en béton, la surveillance de la température pendant le durcissement est un facteur essentiel pour garantir la qualité et la durabilité de la structure. Les experts en béton recommandent expressément d'effectuer des mesures de température pour surveiller les différences de température entre le cœur de l'élément et la surface. Les normes et directives établies, telles que ACI, EC, DAFSTB, ZTV-Ing ou DIN 1045 Partie 2, etc., recommandent, voire prescrivent, les mesures de température.

Grâce à une mesure ciblée de la température, le développement du chauffage et du refroidissement dans le béton peut être contrôlé et régulé. Cela permet de prendre des mesures rapides pour éviter les différences de température nuisibles. Une méthode de mesure courante consiste à utiliser des thermocouples, ce qui permet de prendre des mesures rapides pour éviter les différences de température nuisibles. Le système TEMO proposé par Vemaventuri assure une surveillance continue, fournissant une image détaillée du profil de température au sein de l'élément.

Cela fournit une image détaillée du profil de température dans l'élément. La mesure de la température doit être installée en plusieurs points à l'intérieur de l'élément afin de capturer à la fois la température maximale au cœur et les températures à la surface. Cela permet de surveiller les différences entre ces points et de réagir en conséquence. L'objectif est de maintenir les différences de température aussi faibles que possible, idéalement en dessous de 20 °C, afin de minimiser le risque de fissuration.

Mesures de contrôle de la température

Afin de minimiser les contraintes thermiques et le risque de fissuration, diverses mesures peuvent être prises avant et après la mise en place du béton :

• Refroidissement du béton : En particulier à des températures ambiantes élevées ou avec des éléments très massifs, l'ajout d'eau glacée ou d'azote liquide peut aider à abaisser la température du béton frais.
• Bétonnage lent : En contrôlant la vitesse du béton, afin de mieux gérer le dégagement de chaleur.
• Optimisation du mélange de béton : L’utilisation de ciments à faible chaleur d’hydratation ou l’ajout d’adjuvants peuvent réduire le dégagement de chaleur.
• Post-traitement du béton : Recouvrir le béton de matériaux isolants pour ralentir le refroidissement externe, ou pulvériser de l’eau pour augmenter la dissipation de chaleur et ainsi minimiser les différences de température.
• Chauffage ou refroidissement actif : L’utilisation de coffrages chauffants ou l’inclusion de systèmes internes de refroidissement par eau est également envisageable pour les exigences de projets extrêmes ou complexes.
  
  

Conclusion

Les éléments massifs en béton imposent des exigences particulières à la pratique de la construction, notamment en ce qui concerne la gestion de la température pendant le bétonnage. Grâce à une planification et une surveillance minutieuses, le risque de fissuration et de contraintes thermiques peut être minimisé, contribuant ainsi à la durabilité et à la sécurité des structures. La mesure de la température pendant le durcissement joue un rôle essentiel et doit être effectuée consciencieusement conformément aux recommandations des experts. La surveillance de la température joue un rôle clé dans la mise en place, le durcissement et la maturation du béton et doit être soigneusement prise en compte afin de garantir efficacement des ouvrages en béton de haute qualité.