Fissuration des mortiers - CSTB

Étude des phénomènes chimiques et physiques agissant sur le comportement des mortiers
peu profonde en surface. De nombreux paramètres influencent la cinétique et l’amplitude de ce
retrait, citons par exemple la contraction Le Chatelier, le ressuage, le taux d’évaporation ou la
taille des pores (Turcry 2004 [25]).
Ce retrait peut assez facilement être évité en protégeant la surface du béton de tout séchage
brutal avant la prise.
5.2 Le retrait de dessiccation
Le retrait de dessiccation ou retrait de séchage est la conséquence directe de l’évaporation
de l’eau vers l’extérieur du matériau. Il est donc entièrement dépendant des conditions en
température, vent et humidité relative extérieure. L’évaporation de l’eau sous forme vapeur
et sa diffusion au travers de la structure va quant à elle, dépendre de la distribution de la
taille des pores et de leur connectivité au sein du matériau, mais également de la dimension
de l’échantillon et de la taille de la surface exposée au séchage.
Différentes forces sont responsables du retrait et il est encore aujourd’hui impossible
d’établir une théorie unifiée pouvant expliquer le phénomène sur toute la plage d’humidité
relative. Néanmoins, on peut classer ces forces en trois grandes catégories, chacune étant plus
ou moins prédominante à une certaine échelle et pour une plage d’humidité relative interne
donnée, grâce aux travaux de synthèse de Baroghel-Bouny (Baroghel-Bouny 1994 [15]) :
– HR < 40 % : variation d’énergie superficielle du solide. Sur toute la surface solide du
réseau poreux, un film d’eau plus ou moins épais est adsorbé. L’énergie superficielle
du solide notée γ augmente lorsque l’humidité relative diminue. Cette augmentation est
contrebalancée par une contraction de la surface spécifique du solide. Dans le cas de
matériau à grande surface spécifique comme la pâte de ciment, les déformations induites
sont macroscopiques. Wittmann (Wittmann 1968 [26]) a proposé une modélisation analytique
de ces déformations en utilisant la relation de Bangham (1.1), qui exprime le
gonflement du solide dû à l’adsorption d’eau :
∆l
l = λ.(γ0 − γ) (1.1)
Avec :
• ∆l
l : gonflement linéique dû à l’adsorption d’eau
• γ : L’énergie superficielle du solide, avec eau adsorbée [J.m−2 ]
• γ0 : L’énergie superficielle du solide, sans eau adsorbée [J.m−2 ]
• λ : Constante dépendante du matériau [J−1 .m2 ]
– 40 % < HR < 70-80 % : variation de la pression de disjonction. L’action de cette pression
est très bien illustrée par l’expérience de Splittgerber qui est citée comme référence par
de nombreux auteurs comme : (Wittmann 1972 [27]) ou (Buil 1979 [28]). Elle consiste à
mettre en contact une très fine lamelle de quartz sur un support en quartz. Pour une humidité
relative proche de zéro, les deux surfaces sont en contact. Lorsque l’humidité relative
augmente aux alentours de 50 %, l’eau se condense entre les deux surfaces et les écarte
grâce à des effets couplés des forces de Van der Waals, des forces électrostatiques et des
interractions stériques. L’écartement mesuré augmente avec l’humidité relative. Dès lors,
on comprend que le retrait est simplement la conséquence de la chute d’humidité relative,
diminuant ainsi la capacité de la résultante des différentes forces appelée pression de dis-
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