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La résistance du béton utilisé dans les structures est évaluée à l’aide d’essais de compression pour répondre à des exigences spécifiques après l’installation et également pour surveiller la qualité tout au long de la durée de vie du projet.
Lorsque le béton est coulé dans un coffrage, il commence à prendre et à durcir. Le béton atteindra sa résistance et sa rigidité de conception 14 à 28 jours après la coulée. Les cylindres d’essai en béton sont coulés en même temps que le béton est mis en place. Ces échantillons sont testés pour déterminer la résistance et la rigidité du béton.
Dans cette expérience, nous allons tester la résistance à la compression du béton pendant 28 jours. Et utilisez un simple test non destructif de la résistance du béton in situ.
Dès la mise en place du béton, le processus d’hydratation commence par la dissolution du ciment dans l’eau. Ce qui conduit à une saturation des ions dans la solution. En quelques heures, des cristaux se forment et l’espace est occupé par le ciment, qui donnera au matériau sa structure finale. La résistance du béton durci est affectée par la conception mixte, la température et l’humidité de durcissement et l’uniformité du produit. Pour mesurer cette résistance, une machine d’essai hydraulique est utilisée.
Un appareil appelé compressomètre est fixé à l’échantillon d’essai pour permettre le calcul du module de Young et du coefficient de Poisson. La température et l’humidité pendant le stockage, l’état de l’échantillon pendant l’essai et la manière dont l’essai est effectué sont autant de facteurs qui affectent les résultats des essais et doivent être contrôlés. Alors que les essais de cylindre sont utiles pour déterminer la résistance du béton livré sur le site, les essais in situ sont utilisés pour évaluer la qualité en place pendant la durée de vie de la structure.
Pour cela, le test au marteau Schmidt projette un poids en acier à la surface du béton. La distance à laquelle l’acier rebondit est mesurée et liée à la résistance du matériau. Les mesures peuvent être effectuées sur une ou plusieurs surfaces pour évaluer la consistance du béton.
Dans la section suivante, nous allons mesurer la résistance à la compression des éprouvettes et observer leur mode de défaillance. Nous démontrerons également l’utilisation du test du marteau de Schmidt pour indiquer la résistance du matériau.
Les essais de compression seront effectués à l’aide d’une machine d’essai hydraulique. Pour ces essais, la capacité de charge doit être très élevée pour tester les bétons à haute résistance. Retirez le cylindre de béton du moule et séchez sa surface pour préparer l’échantillon pour les essais.
Ensuite, inspectez le cylindre de béton et enlevez toutes les imperfections de surface majeures de ses extrémités à l’aide d’une lime. Une fois chaque extrémité préparée, appliquez un capuchon en néoprène pour vous assurer que les extrémités sont aussi plates et de niveau que possible. Centrez l’échantillon dans la machine d’essai hydraulique, puis appliquez la charge de compression lentement et continuellement à un taux compris entre 20 et 50 psi par seconde. Laissez la charge augmenter jusqu’à ce que le maximum soit atteint et que le cylindre soit écrasé.
La défaillance est imminente lorsque l’indicateur de charge ralentit et s’arrête enfin. Une fois l’essai terminé, notez la charge maximale, puis examinez de près le type de défaillance du cylindre de béton. Déterminer la résistance à la compression de l’éprouvette et noter le mode de rupture. Répétez cet essai pour quatre des cinq échantillons restants. Pour l’éprouvette finale, installez un compressomètre afin que le module de Young et le coefficient de Poisson puissent être déterminés pour ce mélange de béton.
Tout d’abord, dévissez les sept vis de contact jusqu’à ce que les pointes affleurent la surface intérieure des anneaux. Maintenant, placez le compressomètre sur le cylindre de béton et soutenez-le avec trois entretoises de hauteur égale pour le centrer verticalement avec l’échantillon. Serrez à la main les trois vis de contact sur la bague inférieure et les deux sur la bague supérieure pour fixer l’échantillon de manière concentrique dans le compressomètre.
Lorsque l’échantillon est fixé, serrez à la main les deux dernières vis de contact dans la bague centrale. Vérifiez que la tige verticale de l’indicateur de cadran de contrainte axiale se trouve à mi-chemin entre les deux parties de l’anneau central. Vérifiez que la tige de l’indicateur à cadran axial est presque complètement déployée et que la tige de l’indicateur à cadran diamétral est presque complètement rétractée.
Enfin, retirez les deux tiges d’espacement des côtés et la troisième tige située sur l’anneau central. Soulevez l’ensemble en tenant l’échantillon et placez-le soigneusement dans la machine d’essai hydraulique, puis mettez à zéro les deux indicateurs à cadran. Appliquez une série de charges par pas de 10 000 livres jusqu’à un maximum de 60 000 livres. À chaque charge, notez les déformations longitudinales et de l’anneau comme indiqué sur les indicateurs à cadran.
Trouvez une surface en béton lisse, sèche et d’au moins quatre pouces d’épaisseur, et marquez une grille de 2 pieds sur 2 pieds, couvrant une superficie totale de 10 pieds sur 10 pieds. Si le piston du marteau Schmidt n’est pas déployé, placez l’extrémité contre une surface rigide et appuyez doucement jusqu’à ce qu’un clic se fasse entendre. Le piston s’étendra lorsque vous retirerez le marteau de la surface.
Maintenant, appuyez doucement le marteau contre le premier point de la grille marqué sur la surface du béton. Continuez à pousser jusqu’à ce qu’un bruit de cliquetis se fasse entendre. Lisez le nombre de rebond sur l’échelle, puis retirez le marteau de la surface. Répétez cette mesure à chaque point de la grille marqué sur la surface, puis calculez la moyenne et l’écart-type pour l’ensemble des mesures.
Les cylindres en compression avaient tendance à se rompre le long d’un plan incliné d’environ 45 degrés. Cette caractéristique indique que la défaillance n’a pas été provoquée par un écrasement par compression pur du cylindre, mais plutôt par des forces de cisaillement ou plus précisément par des contraintes de tension de fendage.
La moyenne des lectures du marteau de Schmidt était de 32,4 avec un écart-type de 1,3, ce qui correspond à une résistance in situ de 4 650 psi basée sur l’étalonnage à des tests de cylindres de laboratoire parallèles.
Maintenant que vous appréciez les méthodes d’essai de résistance des structures en béton, voyons comment elles sont appliquées pour assurer la qualité des structures dans notre monde.
Dans les ponts plus anciens, des exigences de charge accrues peuvent nécessiter des tests de résistance du béton. Dans ces cas, les noyaux sont extraits des structures existantes et testés en laboratoire pour déterminer si la structure peut supporter des charges plus élevées que celles initialement prévues.
Entre l’essai de carotte in situ, plus destructif mais très précis, et l’essai au marteau de Schmidt, non destructif mais moins précis, se trouve la sonde Windsor. Dans ce test, des sondes sont tirées dans la surface du béton et la profondeur de pénétration est mesurée pour déterminer la résistance du béton.
Vous venez de regarder l’introduction de JoVE aux essais de compression sur béton durci. Vous devriez maintenant comprendre les essais de noyaux et les essais au marteau Schmidt du béton.
Merci d’avoir regardé !
