Le retrait empêché du béton 2009/02.03

Avec 12 millions de mètres cubes coulés sur chantier en 2007, le béton est un matériau de construction dont le succès est indiscutable. Si l'on peut louer ses nombreuses qualités - résistance mécanique, résistance au feu, inertie thermique, isolation acoustique, etc.  -, il souffre néanmoins d'un défaut que de nombreux chercheurs se sont évertués à gommer depuis son invention : son retrait.
Fissuration d'un sol industriel en béton.

1. Introduction

Le retrait du béton est une déformation volumique induite par des phénomènes physicochimiques liés à l'hydratation de la pâte de ciment et au séchage.

Ce phénomène est d'autant plus important qu'il est responsable de nombreuses pathologies sur les ouvrages en béton lorsque leur déformation entravée n'est pas maîtrisée. On parle alors de retrait empêché et le concepteur aura pour tâche de maîtriser celui-ci pour éviter toute fissuration ou déformation excessive préjudiciable à la durabilité et aux performances de l'ouvrage (stabilité, étanchéité, etc.). Comme nous le verrons dans cet article, l'entrepreneur pourra, lui aussi, collaborer pour pallier, dans une certaine mesure, ce défaut souvent considéré comme le talon d'Achille d'un matériau de référence.

L'Eurocode 2 (NBN EN 1992-1-1) permet désormais de prédire la valeur du retrait total du béton, y compris sa composante spécifique endogène. Cette adaptation était nécessaire étant donné la prise en compte des bétons à haute résistance (> C50/60) dans les méthodes de calcul.

Comme cette nouvelle norme remplacera bientôt la NBN B 15-002, il nous a paru intéressant d'attirer l'attention, d'une part, sur les différents changements apportés aux modèles de prédiction, notamment en ce qui concerne le retrait endogène, et, d'autre part, sur l'impact des méthodes d'exécution sur la maîtrise du retrait empêché.

2. Le retrait du béton

Le retrait total d'un élément en béton présente deux composantes principales : le retrait endogène et le retrait de séchage, qui peuvent être calculés suivant l'Eurocode 2 et son annexe nationale (ANB). Le retrait de séchage du béton (aussi appelé retrait hydraulique ou de dessiccation) est une déformation volumique qui résulte du séchage de la masse du béton. L'eau qui n'a pas été utilisée par les réactions d'hydratation s'évapore du matériau en fonction d'un différentiel d'humidité relative avec l'environnement ambiant (plus sec).

Le retrait endogène du béton (aussi appelé retrait d'autodessiccation ou retrait chimique) est une déformation qui résulte du fait que le volume des produits de l'hydratation est plus petit que le volume des réactifs en présence.

Qu'il s'agisse d'un béton normal et d'un béton à haute résistance, la valeur du retrait total est la même, soit environ 600 µm/m. Cependant, la proportion de retrait endogène est totalement différente, puisqu'elle atteint environ 50 % pour le béton à haute résistance contre moins de 10 % pour le béton normal.

A côté du retrait, source de déformations potentielles empêchées, d'autres paramètres influenceront les possibilités de fissuration d'un ouvrage en béton; c'est ce qu'on appelle sa fissurabilité.

Celle-ci est caractérisée par :
  • sa déformabilité
  • sa résistance à la traction
  • son développement thermique lors des réactions exothermiques d'hydratation
  • son aptitude à relaxer les contraintes (par fluage en traction).

2.1. Retrait empêché

Les déformations dues au retrait ne sont pas forcément négatives. Elles ne le deviennent qu'à partir du moment où elles sont entravées, car elles génèrent alors des contraintes de traction. Ces contraintes, si elles dépassent un certain seuil proche de la résistance en traction, peuvent entraîner la fissuration du béton et, par conséquent, des problèmes de durabilité (corrosion, etc.), d'étanchéité ou d'esthétique.

La fissuration dépendra du potentiel de retrait libre, de la fissurabilité du béton, de l'entrave et des autres sollicitations concomitantes de la structure.

2.2. Maîtrise de la fissuration

Pour éviter les risques de fissuration, il y aura lieu de jouer sur trois aspects :
  • limiter le retrait du béton
  • limiter sa fissurabilité ou ses conséquences
  • limiter toute restreinte préjudiciable de l'ouvrage (ou parties de l'ouvrage).

Informations utiles
Cet article a été rédigé dans le cadre des Antennes Normes 'Eurocodes' et 'Bétons, mortiers et granulats' (www.normes.be).


Article complet


B. Parmentier, ir., chef de la division Structures
V. Pollet, ir., chef adjoint du département Matériaux, Technologie et Enveloppe
G. Zarmati, ir., chercheur, laboratoire Structures