Étude du comportement déformationnel des bétons de réparation

RESUME Une majorite des infrastructures routieres en beton du Canada, exposees a des environnements agressifs qui accelerent la degradation du beton, necessitent une rehabilitation afin de prolonger leur duree de vie utile. Le plus souvent, il est possible de reparer l’infrastructure en remplacant le beton deteriore en surface par une nouvelle couche de beton. Dans ce cas, le beton vieilli et durci deja en place restreint partiellement les deformations au jeune âge du beton de reparation. Cette restreinte peut engendrer une fissuration precoce non-souhaitee ou un decollement de la nouvelle couche de beton. Ainsi, afin de s’assurer de la fiabilite des couches de reparation, le premier objectif de ce projet etait d’etudier le comportement deformationnel des betons de reparation, soit le retrait et le fluage. Les essais de retrait et de fluage en compression sont normalises et largement repandus. L’essai de fluage en traction est quant a lui complexe de realisation et peu repandu. Pour cette raison, un essai de fluage flexionnel a ete developpe a l’Ecole Polytechnique de Montreal et une methode d’analyse a ete proposee afin d’evaluer le fluage en traction a l’aide des resultats des essais de fluage en flexion et de fluage en compression. Le second objectif consistait a etudier les deformations d’un element de beton repare et de verifier que, sous chargement, il a un comportement monolithique, c'est-a-dire qu’il n’y a pas delamination de la reparation. La premiere phase experimentale a permis de caracteriser le comportement deformationnel de deux betons : un beton ordinaire (BO) et un beton a ultra-haute performance (BFUP). Des essais de retrait, de fluage en compression et de fluage en flexion ont ete realises a Polytechnique. Les essais de retrait ont permis de demontrer que le retrait total du BFUP etait plus eleve que pour le BO. Cependant, dans le cas du BO, le retrait de sechage etait plus important que le retrait endogene et c’etait l’inverse dans le cas du BFUP. Les essais de fluage en compression et en flexion ont permis de confirmer le faible impact du sechage sur le BFUP. En effet, la distinction entre le fluage propre et le fluage total etait presque inexistante. Des essais de fluage endogene en traction ont ete realises sur le BFUP au Laboratoire Central des Ponts et Chaussees (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 Chaussees (LCPC). With the compression, tensile and flexural creep test results for the UHPFRC, an analysis method was developed to obtain tensile creep data.