Comme on peut le constater en figure 16, le taux de fuite est relativement bien corrélé avec le taux de fissuration (inspection oculaire du nombre de fissure (ici l'épaisseur des fissures n'intervient malheureusement pas)). La maîtrise de 1 etanchéité de l'enceinte passe donc par une maîtrise de la fissuration d'origine thermique. Rappelons que la perméabilité d'un pore ou d'une fissure est proportionnelle au cube du rayon ou de l'épaisseur. Ceci explique pourquoi la perméabilité dépend surtout du niveau de fissuration (lorsqu'elle est traversante) car la taille des fissures est d'un ordre de grandeur nettement supérieur à celle des pores du béton.
Figure 16 : Relation entre le taux de fuite et la densité des fissures relevées au niveau du gousset (levée 0) et des 9 premières levées. Le taux de fuite est exprimé en Nl/h/ml (litre normalisé, par heures et par mètre linéaire de paroi)
3 Nb Fissures intrados
Nb Fissures extrados Taux de fuite en N!/h/ml
N° de la levé«
Dans le cas des enceintes de centrale nucléaire, les fissures observées in situ sont pratiquement toutes verticales, donc causées par la contrainte GQQ. Les variations de cette contrainte en fonction du temps sont représentées en figure 17. Le mur est donc en compression au jeune âge (dilatation thermique empêchée par la levée inférieure) et, lors du refroidissement, les contraintes de traction peuvent atteindre, selon un calcul entièrement élastique, des valeurs allant jusqu'à 3 MPa suivant zz, 1,2 MPa suivant 96 et 0,7 MPa suivant rr ; ceci pour un béton comme celui de Civaux BHP, pourtant optimisé vis à vis du dégagement de chaleur. On constate que le béton est soumis à un état de traction triaxial qui, vu son intensité de l'ordre de la résistance en traction du matériau, conduit à une fissuration traversante sur le site. Nous présentons enfin l'état de contrainte dans la structure après refroidissement complet de l'enceinte (figure 18) ainsi que le schéma de la déformée de l'enceinte au moment du pic de température (gonflement) et après refroidissement complet de la structure (figure 19).
142
Figure 17 : Evolution de la contrainte a8 6 dans le mur d'enceinte en fonction du temps.
Cantralntc- sïero> tt
sa
0 0 }
. 100. 2 0 0 . 3 0 0 . 4 0 0 . M0~. MOV TOO. SOO. * W _ I. Tare«' tOJOV
143
Figure 18 : Contrainte a0 8 et <% suivant une coupe dans le mur d'enceinte après refroidissement total de la structure
Contrainte sigma 11 SUIVANT UNE, COUPE
I i-
C£S*Ä-(.CPC ; PES» Vara!*» Ï . 2 . «
C o n t r a i n t e stgmo z z SUIVANT UNE. COUPE
Cantrainla-ii'ojms- i r i . 2
r^á
CÏSJUM.CPC : PEG20 V a r i i c v 3 . 2 . «
Figure 19 : Déformée de l'enceinte à 45 h (pic de température) et à 1013 h (refroidissement total).
Les unités sont en cm.
DESSIN DE LA DEFORMEE
¡ . l i a g e i n i t i a l é c h e l l e
raaillage d e f o r m e
Point 1 2 3 4
.312378 .321474 .133691 .147485
DESSIN DE LA DEFORMEE illage initial maillage defot
échelle ' Point a
.0883267 .0168872 .0247175 .0231836
18.8758 18.817 18.8946 18.8306
1.
H 1
2 3 4
-.291484 -.301218 -.175118 -.177136
-.0466212 -.000644272 -.0232119
.0354173
8.00254 8.00226 8.00865 8.00854
145
Pour la première fois sur site, des mesures de déformations au jeune âge ont été réalisées sur le site de Civaux BHP par EDF DTG (Direction Technique générale) à l'aide de cordes vibrantes souples qui ont la particularité d'avoir une très faible rigidité, et donc de permettre des mesures de déformation au très jeune âge alors que le module d'élasticité du béton est encore très faible (Boulay, 1993). Les résultats sont présentés en figure 20. Pour dépouiller parfaitement ce graphique en terme de contrainte, il faudrait pouvoir connaître le module du béton à chaque instant Comme nous ne disposons pas de cette donnée, nous nous contenterons de comparer les déformations mesurées à la déformation du béton à la rupture, qui est de l'ordre de 150.10"6 en traction, Un autre problème apparaît et concerne le zéro des déformations. En effet, lors du bétonnage, il est à peu près sûr que certains tassements de béton frais se produisent lors de la vibration alors que le module du béton est proche de zéro ce qui va donc jeter le doute sur la première partie de la courbe, celle où la déformation du béton passe de 0 à -150.10"6. On constate d'ailleurs dans cette partie de courbe une forte dispersion des déformations. H est donc difficile de faire la part des choses entre les tassements de béton frais et les déformations d'origine thermique.
Figure 20 : Déformations e^ du béton au très jeune âge dans le mur d'enceinte mesurées à l'aide de cordes vibrantes ayant une très faible rigidité. On constate bien que le mur d'enceinte est en compression dans la première phase avant de partir en traction lors du refroidissement
146
Pour finir, nous nous proposons d'analyser le tableau 2 où, sur les 13 premières levées, nous avons des informations concernant à la fois les conditions thermiques de bétonnage et un indicateur représentatif du taux de fissuration : le taux de fuite noté Q.
Tableau 2 : Renseignements divers concernant les 13 premières levées.
N°
Levée 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
C i Exoth. 5J.
J / Q 270 296 308 299 297 294 287 277 265
MENT Blaine c m2/ g 3687 3796 4192 3756 3858 3873 3851 3744 3928 3817 3696 3715
Tlnl.
•c
34 45 52 34 44 46 56 52 42 32 56 32EAl mini l/m3
160
169 172 163 170 171 180
TOTA maxi l/m3
180
186 197 195 197 204 207
LE moy.
l/m3
172 173 171 179 178 180 180 183 186 196
T Fabric
°c
18 15 16 13.5
17 225 235 215 265 22 22 15 15
TAmb,
°c
4 2 7 8 12 20 20 16 27 16 15 9 11
RESIST, à 281.
Comp.
MPa 65 65 67 61 66 70 68 67 65 69 68 72
Trac.
MPa A2 4,1 3,6 35 32 42 3,9 35 4 45 45 4
Q Ni/h/m!
178*
115*
8 20 52 65 28 124*
44
nr
20Au premier abord, les résultats paraissent surprenants puisque certaines levées fissurent (marquée avec un astérisque) et d'autres pas ! En effet, plusieurs facteurs jouent des rôles dans des sens différents. Les commentaires que l'on peut faire pour éclairer ces mesures expérimentales sont les suivants :
1. Les qualités du ciment (finesse Blaine -3800 crrf/g +/- 6 %, exothermic » 290 J/g +/- 7%) restent à peu près constantes au cours du temps. Le ciment en tant que tel n'est vraisemblablement pas en cause encore qu'il serait utile de mesurer la demande en eau de ce ciment en fonction du temps.
2. La température initiale du ciment par contre est assez élevée puisque comprise entre 34 et 56°C. Ceci est relativement défavorable pour le béton puisque la température initiale du béton et donc sa température de prise sera relativement forte. Un effort du cimentier est peut être possible !
3. Lorsque la température du béton frais est très élevée par rapport à la température extérieure (de plus de 5 °C) : levée 1,2,8 et 10, une fissuration plus importante apparaît n est, en effet, tout à fait intéressant de constater, si l'on compare la figure 16 avec la figure 21, que les pics de différence entre la température extérieure et la température du béton coïncident très bien avec les pics de fissuration.
147
Figure 21 : Température initiale du béton en fonction de la température ambiante.
0 -i i 1 1 1 1 1 1 — — i i 1 1 — i
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
N° de la levée
4. Enfin, on constate que la teneur en eau totale du béton augmente sensiblement sur les levées postérieures à la levée 6. Or c'est à partir de ces levées que l'on constate une abondante fissuration. Ce facteur a déjà été expliqué précédemment.
5. La levée 8 qui présente l'un des débits les plus forts correspond à la fois à une forte température initiale du ciment, à une forte température initiale du béton frais, supérieure de 5,5 °C à la température extérieure, et à une forte teneur en eau. Par ailleurs, la levée 9 ne fissure pas, car la température extérieure est supérieure à la température du béton, les deux autres facteurs étant tous deux semblables à ceux de la levée précédente.