Prédire les fissures dans le béton grâce à l’imagerie médicale
L’humidité du ciment peut en réduire la résistance. Une nouvelle étude montre comment mieux l’analyser.
L’humidité présente lors de la production du béton peut en affaiblir la résistance. | Image: James Wheeler/Dreamstime.com
Les fissures représentent un fléau pour toutes les structures en béton: elles les affaiblissent et constituent un risque d’écroulement. Une nouvelle étude montre que surveiller la croissance des pores à l’intérieur du matériau par résonance magnétique nucléaire (RMN) permettrait de mieux prédire les fissures dans les bétons à hautes performances utilisés pour des ouvrages massifs tels que piles de ponts ou gratte-ciel.
Le béton est fabriqué en mélangeant des agrégats et du sable avec de la poudre de ciment et de l’eau. Le ciment durcit sous l’action de l’eau, car les molécules de silicate de calcium forment des structures semblables à des aiguilles lorsqu’elles sont confrontées aux molécules d’eau. Au cours de la réaction, les aiguilles s’assemblent pour créer une structure solide contenant des pores renfermant un mélange d’air et d’eau. La pression sur l’interface entre l’air et l’eau compresse le béton, générant une tension qui peut conduire à des fissures.
Zhangli Hu de l’EPFL et ses collègues de l’EMPA à Dübendorf ont développé une nouvelle méthode pour prédire comment l’humidité relative à l’intérieur du ciment pourrait diminuer avec le temps et ainsi à quelle vitesse des fissures risquent de se former. La technique repose sur la mesure de l’abondance relative de pores grands et petits à l’intérieur du matériau en plaçant des échantillons de ciment dans un appareil de RMN. Contrairement aux mesures directes de l’humidité relative, cette approche ne requiert pas de briser les échantillons.
Les prédictions basées sur la RMN ne diffèrent des mesures directes que de 4% dans le cas du ciment plus aqueux, et de seulement 2% pour le ciment fabriqué avec de très petites quantités d’eau. Zhangli Hu estime qu’il s’agit d’une technique prometteuse pour l’analyse du béton à hautes performances, car il contient peu d’eau tout en étant davantage sujet aux fissures provoquées par les variations d’humidité intérieure.
Edwin Cartlidge
