Du béton frais au béton durci : Bétonnage par temps froid

7 Juin 2019
 

Risques inhérents aux basses températures

La figure 2.10.1 met en évidence l’effet ralentisseur des basses températures sur la montée en résistance du béton. Très net au jeune âge, ce ralentissement diminue par la suite. Par temps froid, certaines précautions s’avèrent donc indispensables pour la confection et la mise en œuvre du béton.

La norme NBN EN 206 précise que la température du béton frais ne doit pas être inférieure à 5°C au moment de la livraison.

Lorsque la température du béton descend en-dessous de 5°C, le développement des résistances est pratiquement stoppé. Si l’eau intérieure gèle dans un béton au jeune âge, elle peut en faire éclater la texture ou même le disloquer par expansion de la glace. Un béton ayant subi un tel dommage doit être éliminé.

Pour les travaux de bétonnage dans des périodes avec risque de gel (nocturne), il faut veiller à ce que la température du béton frais soit d’au moins + 5°C à la mise en place. Ensuite, il faut garder le béton frais/jeune hors gel jusqu’au moment où il peut résister à l’action du gel. En règle générale, on considère que le béton peut supporter le gel dès que sa résistance à la compression dépasse 5 N/mm2.
 

En pratique, la règle d'or pour éviter les dégâts du gel est la suivante : "La température de la surface la plus exposée du béton doit être d'au moins + 5°C pendant les 72 heures qui suivent la mise en place".


Mesures à prendre pour la fabrication du béton par temps froid

Par temps froid, les mesures suivantes, prises au stade de la fabrication, peuvent améliorer le développement des résistances et l’évolution de la température du béton :

  • Elever la température du béton frais en préchauffant l’eau de gâchage et/ou les granulats.
  • Augmenter le dosage en ciment et/ou choisir un ciment plus réactif sans modifier les autres composantes du mélange, ce qui favorisera la montée en résistance au jeune âge (fig 2.10.2).
  • Abaisser le rapport E/C par l’emploi d’un superplastifiant, car moins un béton contient d’eau, moins il est sensible au gel et plus vite il monte en résistance.
  • Accélérer le développement des résistances par l’introduction d’un accélérateur (non chloré) de prise et de durcissement.


Mesures à prendre sur chantier par temps froid

Les bétonnages par basses températures extérieures imposent au chantier certaines mesures de précaution :

  • Ne jamais bétonner sur un sol gelé ni contre du béton gelé.
  • Le béton préchauffé doit être mis en place rapidement dans un coffrage exempt de glace et de neige. Il doit être immédiatement compacté.
  • Immédiatement après sa mise en place, le béton doit être protégé contre toute déperdition de chaleur. On récupère ainsi la chaleur produite par l’hydratation du ciment. Une protection au moyen de nattes isolantes ou de bâches thermiques est recommandée.
  • Si ces nattes ne peuvent être appliquées directement sur la surface du béton, il faut prévoir en plus une protection contre les courants d’air.
  • Mesurer l’évolution de la température interne du béton.
  • Pendant toute la période du durcissement, le béton ne doit pas seulement être à l’abri des déperditions de chaleur, mais également à l’abri de la dessiccation. En effet, par temps froid, l’humidité relative de l’air est généralement très basse et favorise l’évaporation de l’eau contenue dans le béton.
  • Si, pendant le durcissement, la température du béton s’abaisse en-dessous du point de congélation, il faut prolonger le délai de décoffrage et de cure au minimum du nombre de jours pendant lesquels il a gelé.


Les recommandations pour le bétonnage par temps froid du CSTC (Digest n°12) sont reprises au tableau 2.10.1. Celles-ci sont exprimées en fonction du "Type de temps" qui dépend des températures minimales et maximales enregistrées durant chaque cycle journalier de 24h (fig 2.10.4).
 

type de temps source cstc
Fig 2.10.4 Type de temps (source CSTC)

 

mesures de protection des surfaces exposees du beton en fonction du type de temps source cstc
Tab 2.10.1 Mesures de protection des surfaces exposées du béton en fonction du type de temps (source CSTC)
 
influence des temperatures basses sur les resistances a la compression
Fig 2.10.1 Influence des températures basses sur les résistances à la compression. Exemple sur un béton à 300 kg de ciment. Les bétons sont conservés 48 h à la température de confection, puis à 20°C

 

comparatif de la reactivite dun cem i 525 n et dun cem iiia 425 n a 5degc
Fig 2.10.2 Comparatif de la réactivité d’un CEM I 52,5 N et d’un CEM III/A 42,5 N à 5°C

 

Mesures permettant d’augmenter la température du béton frais

Afin que la température du béton frais ne soit pas trop basse lors du bétonnage, on peut réchauffer les constituants, ou tout au moins maintenir le ciment et les granulats à une température supérieure à la température extérieure.

En appliquant la formule de la page 63, on peut établir le tableau suivant donnant les températures de béton frais (en rouge) obtenues à partir des températures de l’eau de gâchage (en abscisse en bleu) et des granulats (en ordonnées en vert) variables. On suppose que la température du ciment reste constante à 20°C, mais on pourra vérifier avec la formule l’influence de la température du ciment sur celle du mélange final.
 

tableau du beton en fonction de la temperature de leau et des granulats
T° du béton en fonction de la température de l'eau et des granulats
 

On constate que si l’on parvient à garder la température des granulats à 10°C minimum, il est aisé d’avoir une température béton frais supérieure à 10°C.

 

mesure de la temperature du beton frais
Fig 2.10.3 Mesure de la température du béton frais