Sur les origines du retrait et du fluage du béton

ABSTRACT

Recent experimental results (creep tests and indentation tests at a nanometric scale) on Ductal®, a non-brittle (fibre-reinforced) ultrahigh-performance concrete (UHPC), show that only one constituent of this composite, the C·S·H phase, exhibits creep. Former creep tests on hydrated cement paste have shown a very high creep rate of C·S·H which decelerates much more slowly than concrete creep. Furthermore, these results provide an explanation for the observations of a strong correlation between shrinkage and creep values. The reason is, when hydration rate becomes negligible (after a few weeks), the dominant part of shrinkage is nothing but the viscoplastic response of C·S·H to the internal stress which is applied by the liquid phase on the pore surface. This statement make wrong the last argument against the explanation of shrinkage by capillary tension, the so-called argument of reversibility. Creep aging, as well as the very low creep of high-strength concrete can be explained by the consumption of creep potential by the hygral stress. Several coupling effects between creep and shrinkage can be explained, as for example the so-called Pickett effect.

RÉSUMÉ

Des résultats récents de fluage et d'indentation à l'échelle nanométrique, obtenus sur un BFUP, béton fibré ultraperformant (Ductal®), ont montré que les hydrates (C·S·H) constituent le seul constituant qui a un comportement visqueux. Des essais de fluage réalisés sur pâte pure avaient déjà montré que les C·S·H ont une vitesse de fluage élevée, vitesse qui diminue très lentement, nettement moins vite que celle d'un béton, notamment. On peut donc en déduire que, si le retrait est bien la réponse en déformation du squelette minéral soumis aux tensions capillaires, la composante visqueuse des C·S·H l'emporte largement sur la déformation élastique globale du composite. Ceci explique la similitude de cinétique et les corrélations qui ont pu être observées entre retrait et fluage et, surtout, lève le dernier argument qui s'opposait encore à l'explication du retrait par les tensions capillaires, l'argument de la réversibilité. L'aspect vieillissant du fluage, ainsi que les très basses valeurs de fluage des BFUP peuvent être expliquées par l'existence d'un potentiel de fluage qui serait consommé, au cours de l'hydratation, par cette contrainte hydrique. Différents couplages entre retrait et fluage sont également clarifiés, et notamment l'effet Pickett.

KEYWORDS:

• shrinkage
• creep
• viscoelasticity
• viscoplasticity
• constitutive equations
• micromechanics
• physical analysis

MOTS-CLÉS:

• retrait
• fluage
• viscoélasticité
• viscoplasticité
• loi de comportement
• micromécanique
• mécanismes physiques