3.6 Cure

3.6.1 Objectifs et mesures

L’objectif de la cure est de protéger le béton immédiatement et suffisamment de la dessiccation et des influences externes jusqu’à ce qu’il ait atteint, dans la zone de surface, la résistance nécessaire. La qualité de la zone de surface du béton dépend de manière significative du type et de la durée de cure. Les objectifs de la cure sont de:
  • limiter la dessiccation précoce sous l’effet du soleil, du vent, d’une faible humidité de l’air
  • prévenir le délavage de la surface du béton jeune par la pluie ou des écoulements d’eau
  • éviter des changements rapides de température (choc thermique) par un décoffrage prématuré et en cas d’éléments massifs
  • empêcher des vibrations précoces nocives
  • réduire les efflorescences à la surface du béton
  • garantir un degré d’hydratation suffisant

Limiter la dessiccation précoce

Il est primordial de prendre des mesures de protection contre la dessiccation précoce immédiatement après la mise en place du béton. Une perte d’eau prématurée à la surface du béton se traduit par les effets néfastes suivants:
  • apparition de fissures dues au retrait plastique
  • tendance au farinage de la surface (poudrage)
  • réduction de l’étanchéité et de la durabilité
  • diminution de la résistance à l’abrasion
  • diminution de la résistance à la compression de la zone de surface du béton
La vitesse de dessiccation dépend des facteurs suivants:
  • la température de l’air
  • l’humidité relative de l’air
  • la vitesse du vent
  • la température du béton
A l’aide du diagramme de la figure 3.6.1, il est possible d’estimer la quantité d’eau évaporée pour une surface de béton non protégée et de mettre en évidence le risque de fissuration due au retrait plastique. La figure 3.6.1 illustre à l’aide de l’exemple 17 les effets de la dessiccation d’une surface de béton courant non protégée.
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Fig. 3.6.1: Diagramme permettant d’estimer la quantité d’eau évaporée sur une surface de béton non protégée. Exemple en rouge: température de l’air: 28° C humidité relative de l’air: 50 % température du béton: 28° C vitesse du vent: 20 km/h résultat: taux d’évaporation = 0.8 kg/m² · h.

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Fig. 3.6.2: Influence du taux d’évaporation de 0.8 kg/m² · h (voir fig. 3.6.1) sur la perte d’eau d’un béton non protégé.

Les éléments d’ouvrage horizontaux tels que les dalles et les routes en béton, exposés sur de grandes surfaces, sont particulièrement sujets à une dessiccation précoce. Ceci vaut spécialement pour des conditions de bétonnage impliquant une forte évaporation, p. e x. par temps chaud, par vent ou bien encore en cas d’air frais et sec. De ce fait, il est impératif de procéder à la cure immédiatement après le compactage et la finition de la surface du béton.

Dans la pratique, on observe souvent des fissures au début de grandes étapes de bétonnage dureant plusieurs heures et où la cure n’a été réalisée qu'en fin de bétonnage. Au moment de la cure, le béton du début de l’étape est déjà mis en place depuis plusieurs heures alors que le béton de la fin de l’étape vient d’être mis en place et ne subit pratiquement pas de retrait plastique. Pour éviter la fissuration de la surface libre due au retrait plastique, il faut effectuer une cure intermédiaire avant la finition de la surface. Les bétons à faible tendance au ressuage exigent une attention particulière pour éviter une fissuration due au retrait plastique.

La figure 3.6.3 illustre l’évolution dans le temps du retrait plastique en fonction de la vitesse du vent et de la cure. Le retrait plastique d’un béton non curé peut atteindre des valeurs de l’ordre de 4 mm/m, soit 10 fois plus que celui d’un béton ayant bénéficié d’une cure. Le risque de fissuration dû au retrait plastique d’un béton non protégé est le plus élevé pendant les premières heures après sa mise en place.

Prévenir le délavage

Le béton frais et le béton jeune doivent être protégés de la pluie et de l’eau de pluie ruisselante, afin d’éviter que la pâte de ciment ne soit délavée en surface du béton. Ceci réduit non seulement la résistance mais aussi la durabilité de la zone de surface du béton, ce qui se remarque entre autre par un poudrage de la surface altérée. Un recouvrement complet avec des feuilles plastiques ou des nattes permet de prévenir de tels dépôts par le délavage du béton frais et ou du béton jeune.
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Fig. 3.6.3: Evolution dans le temps et intensité du retrait plastique en fonction de la vitesse du vent et de la cure.

Eviter des changements rapides de température et d’importants gradients de température

Le béton se dilate à la chaleur et se contracte sous l’effet du froid. Ces déformations dues aux changements thermiques peuvent créer des contraintes de traction au sein du béton, lorsqu’elles sont entravées ou en cas de gradients de température importants dans un élément d’ouvrage. Des fissures se forment lorsque la résistance à la traction du béton est dépassée. Une protection à l’aide de nattes thermiques ralentit la baisse de température en surface du béton.

Empêcher des vibrations précoces nocives

Les vibrations, dues p. e x. au trafic routier, ferroviaire ou aux travaux de battage pendant le raidissement et la prise du béton, peuvent provoquer des microfissures dans la pâte de ciment et perturber son adhérence aux barres d’armature. Il est recommandé d’éviter de telles sollicitations durant 36 heures après le bétonnage.

Eviter des efflorescences

Lorsque le béton sèche très vite, la solution interstitielle chargée en sels dissous est transportée par voie capillaire à la surface du béton. Après évaporation de l’eau, les sels précipitent à la surface du béton, formant des taches blanchâtres inesthétiques. Le recouvrement du béton jeune avec une feuille plastique permet de réduire le risque d’apparition d’efflorescences.

Garantir le degré d’hydratation de la zone de surface du béton

Le degré d’hydratation du ciment potentiellement atteignable dépend du rapport E/C et des conditions d’humidité du béton. Il faut éviter une dessiccation précoce pour garantir que le degré d’hydratation ne soit pas affecté notamment dans la zone de surface du béton. Pour cela, des mesures de protection sont à prendre comme, entre autres, le recouvrement du béton jeune avec des feuilles plastiques, mais aussi l’arrosage continu avec de l’eau.

3.6.2 Types de cure

Le mode de cure optimal dépend principalement des conditions environnantes (température, vent, soleil). Le tableau 3.6.1 en donne un aperçu.

Le recouvrement au moyen d’une feuille plastique (fig. 3.6.4) est une mesure simple et efficace pour éviter la dessiccation du béton. Mais la feuille plastique doit être assurée contre un éventuel soulèvement par le vent. De plus, elle risque de laisser des traces en surface du béton.
Le recours à un produit de cure (fig. 3.6.5), généralement à base d'huile de paraffine, réduit également l’évaporation de l’eau. Cependant, pour être efficace, le produit de cure doit être appliqué sur une surface de béton humide mate. Bien que cette couche de protection ait tendance à se résorber avec le temps, elle peut poser des problèmes de compatibilité lors de l’application ultérieure de couches de peinture ou d’une imprégnation hydrofuge.

L’arrosage de la surface du béton avec de l’eau est une mesure fréquemment utilisée. L’eau doit être finement vaporisée pour que la surface ne soit pas délavée. La vaporisation doit se faire sans interruption afin d’éviter un choc thermique provoqué par l’eau froide sur la surface chaude du béton et risquer d’induire une fissuration.

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Fig. 3.6.4: Recouvrement d’une dalle en béton au moyen d’une feuille plastique.

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Fig. 3.6.5: Vaporisation d’un produit de cure.



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Tab. 3.6.1: Mesures de cure et de protection pour différentes températures ambiantes.

3.6.3 Exigences relatives à la cure

La norme SIA 262 définit quatre classes de cure (NBK), basées sur un pourcentage de la résistance à la compression caractéristique à 28 jours, qui doit être atteinte dans la zone de surface à la fin de la cure. Ces classes sont à spécifier par l’auteur du projet en tenant compte des conditions environnantes de l’ouvrage. Le tableau 3.6.2 donne une corrélation approximative entre les classes d’exposition et les classes de cure.

L’évolution de la résistance à la compression, dans la zone de surface du béton, est déterminée à l’aide des méthodes décrites au chapitre 3.8.1. En l’absence de données disponibles pour le béton utilisé, il est possible de se référer au tableau 3.6.3, qui offre une détermination simple des durées de cure minimales en fonction de la classe de cure et de l’évolution de la résistance du béton à 20° C. La température de l’air mesurée le matin à 7.00 heures à l’ombre peut être utilisée comme alternative à la température de surface du béton.
Tant qu’il n’existe pas de résultats précis de l’évolution de la résistance à la compression du béton employé sur la base de calculs adéquats (valeurs estimées fiables) et qu’on n’entreprend pas de contrôles lors de l’exécution, les valeurs minimales de la durée de cure du tableau 3.6.3 doivent être respectées. L’évolution de la résistance à la compression d’un béton est décrite à l’aide du rapport r (rapport des résistances à la compression moyennes à 2 jours et à 28 jours: r = fc2/fc28) (voir tableau 3.8.2). Ces valeurs peuvent être influencées par le type et le dosage des adjuvants employés.


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Tab. 3.6.2: Spécification de la classe de cure en fonction du niveau d’exigences.

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Tab. 3.6.3: Valeurs indicatives relatives à la durée minimale de cure.

Effets de la cure sur les propriétés du béton durci

Toutes les propriétés essentielles du béton durci dépendent du degré d’hydratation du ciment et peuvent être fortement amenuisées par une cure faisant totalement défaut ou par une cure insuffisante. Leurs effets sont illustrés à l’exemple des propriétés suivantes:
  • résistance à la compression
  • absorption d’eau capillaire
  • carbonatation

Résistance à la compression

La figure 3.6.6 montre l’influence de la durée de cure sur la résistance à la compression de la zone de surface du béton. Un béton ayant subi un traitement de cure humide de sept jours possède après 90 jours une résistance à la compression presque deux fois plus élevée qu’un béton non curé. On observe également un développement continu de la résistance qui se stabilise à la fin du traitement de la cure humide. La cure est extrêmement importante pour les éléments d’ouvrage dont on exige une haute résistance à l’abrasion.

En l'absence de cure, la résistance à la compression du béton n’est pas seulement amoindrie en surface, mais sur toute la section concernée. La résistance à la compression d’un béton (béton de sorte B) a été mesurée sur des cubes de longueur d’arête de 150 mm, conservés de deux manières différentes (I et II selon tab. 3.6.4). La première série (I) a été conservée jusqu’à 28 jours dans des conditions optimales conformément à la norme, soit sous l’eau à 20° C. La deuxième série (II) a été conditionnée à une température de 30° C durant 3 jours puis exposée jusqu’à 28 jours à l’air à une température de 20° C (mauvaises conditions de cure). Les résistances à la compression du béton mal curé sont en moyenne 6 N/mm2 inférieures à celles du béton très bien curé, ce qui correspond approximativement à une classe de résistance. Cette différence entre les résistances à la compression augmente encore jusqu’à 10 N/mm2 à l’âge de 90 jours. Le béton conservé sous l’eau affiche une montée en résistance de 16 % entre 28 et 90 jours, tandis que le béton conservé à l’air ne présente qu’une très faible montée en résistance. Cette comparaison démontre l’importance de la conservation correcte des éprouvettes confectionnées sur le chantier.
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Fig. 3.6.6: Influence du traitement de cure humide sur le développement de la résistance à la compression dans la zone de surface du béton (0–10 mm).

Absorption d’eau capillaire

La capillarité du béton (béton de sorte B) a été déterminée pour deux types de conservation (III et IV) souvent rencontrés dans la pratique (tab. 3.6.5). Le type de conservation III correspond à un recouvrement avec une feuille plastique pendant 1 jour après le bétonnage suivi d’une conservation jusqu’à 28 jours à une température de 20° C et une humidité relative de l’air de 85 % (bonne cure). Pour la conservation du type IV, le béton n’a pas été recouvert avec une feuille plastique, mais exposé pendant 8 heures à un fort courant d’air. Ensuite le béton a été conservé jusqu’à 28 jours à l’air à une température de 20° C et 40 % d’humidité relative de l’air (aucune cure).

L’éprouvette conservée de manière optimale montre une pénétration régulière du front d’eau sur toute sa hauteur de 12.6 mm en moyenne. Pour l’éprouvette conservée dans des conditions défavorables, la profondeur de pénétration moyenne dépasse la valeur précédente d’environ 5 mm. La profondeur de pénétration maximale de 25 mm est nettement supérieure à celle du béton bien curé et atteint quasi le niveau de l’armature, aggravant le risque de corrosion de l’armature (protection contre la corrosion).

Carbonatation

La carbonatation d’un béton (béton de sorte B) a été déterminée pour les deux types de conservation (III et IV) proches de la pratique, déjà testés pour leur effet sur la capillarité, mais prolongés jusqu’à l’âge de 90 jours (tab. 3.6.6).

La profondeur de carbonatation a été mesurée après une carbonatation naturelle (0.03 % CO2) jusqu’à l’âge de 90 jours puis après 9 jours de carbonatation accélérée à 100 % CO2. 9 jours de carbonatation accélérée correspondent, dans les conditions de l’essai, à peu près à 75 ans de carbonatation naturelle.

Une nette différence s’observe déjà après 90 jours, même avant le début de l’essai de carbonatation accélérée, en fonction du type de traitement de cure. L’éprouvette placée en milieu humide possède une profondeur de carbonatation initiale de 1 à 2 mm, tandis que celle de l’éprouvette non curée atteint 7 à 8 mm. Les effets de l’absence de cure apparaissent encore plus clairement après la carbonatation accélérée. La profondeur de carbonatation du béton non curé atteint en moyenne 35 mm.
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Tab. 3.6.4: Résistance à la compression sur cube à 28 et à 90 jours pour un béton (béton de sorte B) avec deux types de cure différents.



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Tab. 3.6.5: Absorption d’eau capillaire d’un béton ayant subi un traitement de cure optimal et d’un béton non curé et conservé dans des conditions défavorables.

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Tab. 3.6.6: Carbonatation d’un béton ayant bénéficié d’une bonne cure et d’un béton non curé dans des conditions défavorables.

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