Étude du comportement déformationnel des bétons de réparation

Une majorité des infrastructures routières en béton du Canada, exposées à des environnements agressifs qui accélèrent la dégradation du béton, nécessitent une réhabilitation afin de prolonger leur durée de vie utile. Le plus souvent, il est possible de réparer l'infrastructure en remplaçant le béton détérioré en surface par une nouvelle couche de béton. Dans ce cas, le béton vieilli et durci déjà en place restreint partiellement les déformations au jeune âge du béton de réparation. Cette restreinte peut engendrer une fissuration précoce non-souhaitée ou un décollement de la nouvelle couche de béton. Ainsi, afin de s'assurer de la fiabilité des couches de réparation, le premier objectif de ce projet était d'étudier le comportement déformationnel des bétons de réparation, soit le retrait et le fluage. Les essais de retrait et de fluage en compression sont normalisés et largement répandus. L'essai de fluage en traction est quant à lui complexe de réalisation et peu répandu. Pour cette raison, un essai de fluage flexionnel a été développé à l'École Polytechnique de Montréal et une méthode d'analyse a été proposée afin d'évaluer le fluage en traction à l'aide des résultats des essais de fluage en flexion et de fluage en compression. Le second objectif consistait à étudier les déformations d'un élément de béton réparé et de vérifier que, sous chargement, il a un comportement monolithique, c'est-à-dire qu'il n'y a pas délamination de la réparation. La première phase expérimentale a permis de caractériser le comportement déformationnel de deux bétons : un béton ordinaire (BO) et un béton à ultra-haute performance (BFUP). Des essais de retrait, de fluage en compression et de fluage en flexion ont été réalisés à Polytechnique. Les essais de retrait ont permis de démontrer que le retrait total du BFUP était plus élevé que pour le BO. Cependant, dans le cas du BO, le retrait de séchage était plus important que le retrait endogène et c'était l'inverse dans le cas du BFUP. Les essais de fluage en compression et en flexion ont permis de confirmer le faible impact du séchage sur le BFUP. En effet, la distinction entre le fluage propre et le fluage total était presque inexistante. Des essais de fluage endogène en traction ont été réalisés sur le BFUP au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC).

Abstract

The majority of concrete road structures within Canada are exposed to aggressive environments that contribute to increase the rate of concrete deterioration. Often, rehabilitation is necessary to extend the service life of these structures. In most cases, the roads are repaired by replacing the damaged concrete surface with a new layer of concrete (overlay). The rigid concrete substrate restrains partly early-age deformations of the new concrete overlay and may cause the apparition of tensile stresses. This contributes to the formation of harmful cracks in the new overlay or debonding between the substrate and the overlay. To ensure the durability of these repairs, the first goal of this project was to study the creep and shrinkage behaviour of repair concretes. Whereas shrinkage and compressive creep tests are standardized and prevalent, only a few research laboratories can carry out more complicated tensile creep tests. Therefore, a flexural creep test was developed at the Ecole Polytechnique de Montreal and an analysis method was propo ed to evaluate the tensile creep from the flexural and compressive creep test results. The second goal of this project was to study the deformation in a repaired hybrid element and ensure that its behaviour under loading is monolithic, i.e. that there is no debonding of the overlay. The first experimental phase of the project consisted in characterizing the shrinkage and creep behaviour of two concretes: an ordinary Portland cement concrete (OPC) and an ultra high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC). Shrinkage, compressive and flexural creep tests were performed at Polytechnique. Total shrinkage deformation was larger for UHPFRC than for OPC. However, drying shrinkage was more significant than autogenous shrinkage in the case of OPC and the opposite was true for UHPFRC. Compressive and flexural creep tests confirmed the small impact of drying on the behaviour of UHPFRC. In fact, the difference between basic and total creep of this concrete was almost inexistent, in both compression and flexion. Basic tensile creep tests were then performed on the UHPFRC at the Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC). With the compression, tensile and flexural creep test results for the UHPFRC, an analysis method was developed to obtain tensile creep data.