Les défis des composants 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 de construction, des petites fondations aux structures massives telles que les ponts, les tunnels et les barrages. Cependant, lorsqu'il s'agit de produire des éléments massifs en béton, des défis particuliers doivent être relevés. L'un des plus importants est le contrôle de la température pendant le bétonnage. Cet article de blog met en lumière les caractéristiques particulières des éléments en béton massif et explique pourquoi le contrôle de la température est si crucial.

Qu'est-ce qu'un composant massif ?

Les composants massifs sont des structures ou des éléments en béton, généralement des composants dont la plus petite dimension est supérieure à 0,80 m, qui, en raison de leur taille et de leur volume, nécessitent une gestion thermique particulière. Il s'agit par exemple de grandes dalles de fondation, de murs épais, de murs de soutènement ou de barrages. Leur épaisseur considérable entraîne une dissipation lente de la chaleur et, à son tour, 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, alors que les couches extérieures peuvent se 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 nuisent à la capacité de charge et à la durabilité de l'élément.

Pourquoi le contrôle de la température est-il important ?

Le contrôle de la température est essentiel pour garantir que les différences de température à l'intérieur du composant peuvent être gérées efficacement et rester dans des limites acceptables.La température doit se situer dans la bonne fourchette pour que la réaction d'hydratation se produise, tandis que les écarts de température restent minimes. Une surveillance attentive de la température permet de prendre rapidement des décisions et des contre-mesures éclairées , telles que l'ajustement du mélange de béton, le contrôle de la vitesse de bétonnage ou l'utilisation de méthodes de refroidissement.

Méthodes de contrôle de la température

Il existe plusieurs méthodes pour contrôler la température dans les éléments en béton massif :

• Mesure de la température du béton frais avant le bétonnage : Cette mesure peut être effectuée à l'aide d'un thermomètre numérique ou de thermomètres spéciaux pour béton qui sont immergés directement dans le mélange de béton.
• Mesure de la température dans le béton pendant le durcissement à l'aide d'un thermomètre et d'un enregistreur de données : Des thermoéléments, tels que les capteurs TEMO, sont placés à différents endroits du 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 noyau et les couches extérieures peuvent être documentées et analysées.
• Mesure de la température à la surface du composant pendant le durcissement à l'aide de la thermographie infrarouge : Cette méthode permet d'enregistrer la température de surface du béton 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 les températures internes a posteriori.
  
  

Mesure de la température pendant le durcissement du béton

Lors de la fabrication d'éléments massifs en béton, le contrôle 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 contrôler les différences de température entre le noyau 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 ou prescrivent également des mesures de température.

Une mesure ciblée de la température permet de contrôler et de réguler l'évolution de l'échauffement et du refroidissement dans le béton . Des mesures peuvent ainsi être prises à temps pour éviter des différences de température préjudiciables. Une méthode de mesure courante est celle des thermocouples, qui permet de prendre des mesures à temps pour éviter les différences de température nuisibles. Le systèmeTEMO proposé par Vemaventuri permet une surveillance continue et fournit une image détaillée du profil de température à l'intérieur du composant.

On obtient ainsi une image détaillée du profil de température dans le composant. La mesure de la température doit être installée en plusieurs points du composant afin de saisir à la fois la température maximale au cœur du composant 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

Pour 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 : l'ajout d'eau glacée ou d'azote liquide peut contribuer à abaisser la température du béton frais, en particulier lorsque les températures ambiantes sont élevées ou que les composants sont très massifs.
• Bétonnage lent :Le contrôle de la vitesse du béton permet de mieux gérer le développement de la chaleur.
• Optimisation du mélange de béton : L'utilisation de ciments à faible chaleur d'hydratation ou l'ajout d'adjuvants peuvent réduire le développement de la chaleur.
• Traitement ultérieur du béton : Recouvrir le béton de matériaux isolants pour ralentir le refroidissement externe, ou l'asperger d'eau pour augmenter la dissipation de la chaleur et ainsi minimiser les différences de température.
• Chauffage ou refroidissement actif : L'utilisation de coffrages chauffés ou l'inclusion de systèmes internes de refroidissement à l'eau est également envisageable pour les exigences extrêmes ou difficiles des projets.
  
  

Conclusion

Les éléments massifs en béton posent des exigences particulières en matière de construction, notamment en ce qui concerne la gestion de la température pendant le bétonnage. Grâce à une planification et à un contrôle minutieux, le risque de fissuration et les contraintes thermiques peuvent être minimisés, contribuant ainsi à la durabilité et à la sécurité des structures. La mesure de la température pendant le durcissement joue un rôle clé et doit être effectuée consciencieusement selon les recommandations des experts. La surveillance de la température joue un rôle clé dans la mise en place, le durcissement et la maturité du béton et doit être soigneusement prise en compte afin de fournir efficacement des actifs en béton de haute qualité.