Quel comportement des armatures dans le béton ?

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Quel comportement des armatures dans le béton ?

Le comportement du béton armé : Le béton armé résulte de l'association des deux matériaux les plus utilisés en construction : le béton et l'acier. Le principe fondamental du béton armé réside dans la capacité de transmission des efforts du béton à l'acier.

De par son caractère hétérogène, le béton est beaucoup plus faible en traction qu'en compression. En effet, même si les résistances en compression des bétons atteignent de hautes, voire très hautes, performances (plus de 100 MPa), les résistances en traction n'évoluent par de la même manière (environ 3 MPa pour les bétons ordinaires et seulement environ 5 MPa pour les bétons à très hautes performances). On compense cette relative faiblesse du béton par le recours aux armatures métalliques qui ont alors pour rôle de reprendre les efforts de traction. La connaissance de l'adhérence entre ces deux matériaux est donc primordiale pour l'étude et la conception des structures en béton armé. Dans l'étude de l'adhérence entre l'acier et le béton, on distingue deux notions : l'adhérence-ancrage et l'adhérence-fissuration.

Deux types d'adhérence

L'adhérence-ancrage désigne l'ensemble des phénomènes en rapport avec la résistance de la liaison entre l'acier et le béton et donc la capacité de transmission des efforts de l'un à l'autre. L'effort d'adhérence équilibre l'effort axial de traction dans la barre. Ce phénomène apparaît notamment à l'extrémité d'une barre ancrée dans un appui en scellant l'extrémité de la barre.

L'adhérence-fissuration concerne le développement du réseau de fissures en surface de pièces en béton armé. La qualité de la liaison entre l'acier et le béton influence fortement la fissuration des structures en béton armé tant du point de vue de l'ouverture des fissures que de leur espacement. Les codes de construction limitent la valeur de l'ouverture des fissures en fonction de l'agressivité de l'environnement. En effet, toute fissure offre un chemin privilégié à tout agent susceptible de provoquer la corrosion de l'acier.

Les principales caractéristiques des BAP

Fluidité des BAP lors de la mise en oeuvreL'apparition des Bétons Auto-Plaçants (BAP) est une avancée technologique très prometteuse pour la construction en béton en général. Ces bétons se différencient des bétons traditionnels vibrés par leur grande fluidité à l'état frais, qui permet une mise en place sans vibration par simple écoulement gravitaire. Ces bétons ne présentent par pour autant de ségrégation ni de ressuage. Pour obtenir ces caractéristiques à l'état frais, les compositions de BAP diffèrent de celles des bétons traditionnels essentiellement par leur volume de pâte accru, leur ratio quantité de sable / gravier plus important et le recours à de nouveaux fluidifiants, parfois associés à des agents de viscosité. L'un des principaux avantages des BAP est d'éliminer le recours à la vibration, donc de diminuer les nuisances sonores et d'augmenter la productivité. Par ailleurs, la bonne mise en place de ces bétons favorise la réalisation de pièces plus minces, aux formes plus complexes et comportant une densité de ferraillage plus importante ; les qualités de parement sont aussi améliorées.

L'étude de l'adhérence appliquée au BAP

Essai d'adhérence sur des armatures ancrées dans une dalle BAPUne étude sur l'adhérence entre les armatures et les BAP a récemment été entreprise conjointement par le CSTB et le CERIB. Elle concerne l'adhérence-ancrage et l'adhérence-fissuration pour des BAP dédiés à l'industrie de la préfabrication. Du point de vue de l'adhérence-ancrage, les influences de la résistance en compression et de la hauteur des barres dans une pièce de béton ont été étudiées. Il apparaît que, comme pour les bétons vibrés traditionnels, la résistance de la liaison acier-BAP est proportionnelle à la résistance en compression du béton. Néanmoins, à résistance en compression équivalente, les BAP présentent une résistance de la liaison acier-béton sensiblement supérieure à celle des bétons vibrés. Cette meilleure adhérence peut s'expliquer par la fluidité des BAP à l'état frais qui est favorable à un meilleur enrobage de la partie inférieure de la barre.

L'accroissement de la hauteur d'une barre dans une pièce de béton augmente les risques d'apparition de micro-défauts, tels que la ségrégation ou le ressuage autour de la barre. Leur apparition dépend de la bonne stabilité du béton ; l'étude de l'influence de la hauteur sur l'adhérence de barres ancrées dans du BAP a démontré qu'il était possible d'obtenir des BAP suffisamment stables pour que cette influence soit très faible.

En ce qui concerne l'adhérence-fissuration, l'influence de la résistance en compression et de paramètres de composition, tels que le volume de pâte ou le rapport eau / ciment, a été considérée. Cette partie de l'étude est en cours ; les premiers résultats font apparaître que les valeurs d'espacement et d'ouverture de fissures sont proches de celles obtenues avec des bétons vibrés de même gamme.

Webzine • Edition d'avril 2006