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Risques encourus

Lors de l’hydratation du ciment, les réactions chimiques provoquent une élévation de la température au sein du béton. Le niveau de chaleur dégagée sera de plus amplifié par certaines conditions de bétonnage : temps chaud, matériaux de base du béton et coffrages stockés en plein soleil, température élevée du béton… Même dans un cube de petite taille, la température au cœur de la pièce peut largement dépasser les 70 °C pendant plusieurs semaines (deux à trois semaines). Une dilatation du béton, proportionnelle à l’élévation de la chaleur, se produit jusqu’à ce que la température maximale soit atteinte. Lorsqu’il se refroidit, il se contracte de façon uniforme.
En l’absence de restriction, il n’y a pas de contrainte thermique au sein de l’élément. Mais en pratique, il existe toujours des restrictions internes ou externes qui empêchent les mouvements du béton. L’empêchement de la dilatation libre entraîne alors des contraintes de compression dans le cœur de la pièce (chaud) et de traction proche de la surface (froid). Si la contrainte de traction à la surface de l’élément, due à la dilatation du cœur, dépasse la résistance à la traction du béton ou si cela se traduit par le dépassement de la capacité de déformation en traction, une fissuration se développe. Le risque de fissuration devient alors très important dès lors que la différence de température entre le cœur et la surface de l’ouvrage dépasse 20 °C (P. 18-504 Mise en œuvre des bétons de structure).
Par ailleurs, la température élevée peut également être à l’origine d’une pathologie particulière, la réaction sulfatique interne (RSI), qui peut se produire dans les ouvrages placés au contact de l’eau. Au-delà de 70 °C, la réaction de régulation de prise du béton est perturbée et il y a une production de « sulfates libres ». À long terme, l’eau pénètre dans le béton durci, les dissout et ils réagissent avec les aluminates pour former de l’ettringite différée. La cristallisation de ce composé s’accompagne quelquefois d’un gonflement qui se traduit macroscopiquement par une fissuration du béton de l’ouvrage.

Solutions possibles

Pour la fissuration thermique, on peut optimiser la formule du béton ou diminuer sa température initiale en refroidissant ses principaux constituants. Dans certains pays, il n’est pas rare de gâcher le béton avec des paillettes de glace. L’utilisation d’un ciment à faible chaleur d’hydratation (moins de 270 J/g à 41 heures - norme NF EN 197-1/A1) est recommandée. Désignés par les lettres LH (Low Heat), les ciments présentant cette caractéristique, dans la gamme de Ciments Calcia, sont :
- CEM III/A 52.5 L-LH CE PM-ES-CP1 NF de Gargenville ;
- CEM V/A (S-V) 32.5 N-LH CE PM-ES-CP1 NF de Gaurain ;
- CEM V/A (S-V) 32.5 N-LH CE PM-ES-CP1 NF de Ranville.
Pour éviter la RSI, les Recommandations pour la prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne (LCPC – Guide technique – août 2007) décrivent les précautions à respecter pour la mise en œuvre et la formulation des bétons.

Simulations thermiques

Le CTG (Centre technique groupe) peut réaliser des simulations afin de prévoir le comportement thermique du béton dans l’ouvrage. À partir des caractéristiques du béton, de la pièce et de l’environnement ambiant, l’histoire thermique de l’ouvrage est décrite en amont de la construction. L’ajustement de ces caractéristiques permet de préciser les conditions de bétonnage optimales pouvant conduire à un profil thermique sécuritaire vis-à-vis des connaissances sur le retrait thermique.
Ceci n’exclut toutefois pas de prévoir suffisamment d’armatures (Eurocodes).