Béton pour temps froid
Dès que les températures baissent, la bataille commence : votre béton, frais et plein de potentiel, affronte les forces glaciales de l’hiver. C’est une guerre d’hydratation contre la glace froide, où chaque degré compte et où le timing est primordial. Votre dalle gagnera-t-elle la résistance dont elle a besoin ou les vents glaciaux et les fissures du gel saboteront votre dur labeur? Mais n’ayez crainte, ce n’est pas le premier combat de votre béton. Armé de couvertures thermiques, de radiateurs et d’adjuvants haute performance à la fine pointe de la technologie (EXACT Monitor + Match), vous avez les outils nécessaires pour déjouer les astuces de l’hiver. Dans ce guide, nous vous montrerons comment garder votre projet sur la bonne voie, en veillant à ce que votre béton sorte de cet affrontement par temps froid plus dur que jamais. L’hiver est peut-être impitoyable, mais avec les bonnes tactiques, votre béton sera victorieux et solide.
10 choses à savoir avant de couler du béton par temps froid - Secrets canadiens révélés!
Table des matières
- Qu’est-ce que le « bétonnage par temps froid », selon l’ACI 306 et la norme CSA A23.1/A23.2?
- Pourquoi le bétonnage par temps froid exige-t-il une protection supplémentaire?
- Équipez-vous adéquatement pour faire avancer vos projets de construction.
- Contrôler la température initiale du béton.
- Prenez les précautions nécessaires lors de la pose du béton.
- Protégez le béton frais du froid.
- Utilisez des appareils de chauffage pendant la période de durcissement.
- Déterminer la résistance sur place.
- Tirez parti des avantages des données concrètes en ligne en temps réel.
- Ajoutez les coûts supplémentaires du bétonnage par temps froid à vos soumissions.
Cet article vous est présenté par EXACT Technology, une entreprise qui surveille certains des plus grands et des plus importants projets de construction en Amérique du Nord et dans le monde. Veuillez partager cet article avec vos collègues et amis si vous le trouvez utile.
1. Qu’est-ce que le « bétonnage par temps froid », selon l’IAC 306 et la norme CSA A23.1/A23.2?
Le bétonnage par temps froid s’applique-t-il à vous?
Si vous ne le pensez pas, continuez à lire. Le bétonnage par temps froid s’applique à la majorité des projets qui s’étendent sur l’hiver.
L’American Concrete Institute, en vertu de l’ACI 306R, détermine que les conditions de bétonnage par temps froid existent « lorsque la température de l’air est descendue à 40 °F (4 °C) pendant la période de protection ».
Au Canada, la norme CSA A23.1/A23.2 définit le temps comme étant froid « lorsqu’il y a une probabilité que la température descende en dessous de 5 °C dans les 24 heures suivant la pose du béton », selon les prévisions du bureau météorologique officiel le plus proche.
Déjà convaincu?
Jetez un coup d’œil aux cartes ci-dessous. Ils affichent la température mensuelle moyenne de janvier 2019 aux États-Unis et la température hivernale moyenne au Canada.
Toutes les nuances de bleu représentent une température moyenne inférieure à 50 °F. Plus c’est sombre, plus il fait froid.
C’est vrai! À l’exception de la Floride, le risque de béton par temps froid touche à peu près tout le monde.
https://weather.gc.ca/saisons/image_e.html?format=clim_stn&season=djf&type=temp
Comme on peut s’y attendre, le Canada fait assez froid en hiver.
2. Pourquoi le bétonnage par temps froid exige-t-il une protection supplémentaire?
Si vous avez déjà travaillé avec du béton, vous savez autant que nous qu’il faut du temps pour durcir. Au niveau micro, l’hydratation du ciment augmente progressivement la résistance du mélange. Lorsque le froid se fait sentir, la pâte de ciment prend beaucoup plus de temps à développer sa résistance initiale, ce qui pourrait vous coûter un temps précieux avant de pouvoir décaper le coffrage et faire avancer le projet. Si vous n’êtes pas préparé, la température interne pourrait même dépasser les limites critiques et provoquer des dommages irréversibles à la structure, ce qui pourrait vous obliger à démolir et à couler.
En plus de la température de l’air, vous devez surveiller l’humidité relative et la vitesse du vent, car les deux peuvent avoir un impact significatif sur les taux d’évaporation et la température interne du béton.
Béton gelé à un jeune âge
L’exposition du béton plastique à des températures inférieures au point de congélation peut réduire sa résistance finale jusqu’à 50%. Les dommages se produisent en raison de la dilatation de l’eau lorsqu’elle gèle, créant des cristaux de glace qui mèneront à une microstructure poreuse. Par conséquent, il est recommandé de garder le béton au chaud jusqu’à ce qu’il atteigne une résistance de 500 lb/po² (3,5 MPa). Mais trop de chaleur compromet la résistance ultime. Il s’agit de trouver le bon équilibre.
N’oubliez jamais que l’atteinte de la force fait partie de l’objectif, mais qu’il est impératif d’éviter les dommages concrets.
Outre le béton gelé, l’hiver aggrave les risques de fissuration thermique et de retrait.
Fissures de retrait
Le retrait se produit lorsque l’humidité de surface s’évapore plus rapidement que l’eau de prélèvement ne la remplace. Une faible humidité avec une brise froide est un scénario classique pour le retrait, qui entraînera une fissure mince mais profonde dans le béton.
Fissuration thermique
La fissuration thermique se produit en raison de différences de température excessives dans le béton. Elle est plus fréquente sur les éléments plus gros, ou le béton massif, lorsque la surface est exposée à une basse température de l’air alors que l’hydratation du ciment libère de la chaleur et que le noyau se réchauffe. En règle générale, 35 degrés Fahrenheit (20 °C) est la plage maximale que vous devriez laisser passer à travers l’élément de béton à un moment donné, à moins que vous ne compreniez vraiment les caractéristiques de performance du mélange de béton.
Une variation rapide de la température peut également entraîner ce type de fissuration.
3. Équipez-vous adéquatement pour faire avancer vos projets de construction.
Il est préférable d’investir dans des adjuvants spécialisés, des protections pour béton et des technologies qui aident à surveiller le béton à distance plutôt que d’engager les coûts dus à un retard de livraison ou à un non-respect des spécifications. L’arrêt des opérations est toujours une décision coûteuse, même si c’est en attendant de meilleures conditions météorologiques. Suivez la devise des scouts « soyez toujours prêt » : ayez ce dont vous avez besoin sous la main en matériel et un plan de travail pour combattre tout ce que les éléments vous réservent.
Ces solutions sont essentielles pour des projets d’envergure comme le nouveau terminal de GNL de Rio Tinto à Kitimat, en Colombie-Britannique. Un ingénieur principal travaillant pour la coentreprise en charge de la construction explique que le respect de l’échéancier n’aurait pas été possible sans la mise en œuvre de solutions comme celle fournie par EXACT Technology.
« Comme nous sommes ensevelis dans la neige sur le site, je dois dire qu’il serait impossible de construire sur un chemin critique tout au long de l’hiver ici sans l’outil EXACT Technology.
De plus, en comparant ce système de thermocouples à tous les autres systèmes disponibles au Canada, dont nous faisons la démonstration sur place à Kitimat, c’était un bon choix de déployer le système EXACT Technology.
Il est robuste pour les projets civils et maritimes de ce genre et élimine complètement la nécessité pour les techniciens sur le terrain de recueillir des données dans des zones dangereuses et des endroits difficiles, où les gens sont exposés à des risques pour la sécurité.
- Ingénieur principal en préparation des travaux, BJM
4. Contrôler la température initiale du béton.
Faire des efforts ici peut économiser beaucoup de temps et d’argent. De l’utilisation d’adjuvants accélérateurs dans votre mélange au réchauffement de l’eau ou des agrégats, vous pouvez contrôler la température de votre béton au moment du refoulement pour faciliter le processus de durcissement.
Accélération des adjuvants
Ce type d’adjuvant est une excellente solution pour augmenter le taux d’hydratation du ciment. L’accélération des adjuvants aidera le ciment à réagir plus rapidement, ce qui permettra au béton de générer de la chaleur plus rapidement pour équilibrer la basse température ambiante et accélérer le développement de la résistance.
Assurez-vous d’obtenir de l’aide lorsque vous choisissez un mélange accélérateur, car il existe de nombreuses options, du nitrate de calcium ou de sodium au chlorure de calcium.
Eau chaude et agrégats
Les agrégats et l’eau réchauffés sont généralement les moyens les plus rentables de contrôler la température initiale du béton, bien que les températures de l’eau et des agrégats ne doivent pas dépasser 176 °F (80 °C) car un flash set pourrait en résulter. Les équipes doivent maintenir la température du béton mélangé au-dessus de 50 °F (10 °C). Lorsque vous utilisez de l’eau au-dessus de 176 °F (80 °C), il peut être nécessaire d’ajuster l’ordre dans lequel vous mélangez les ingrédients. Les meilleures pratiques de l’industrie exigent que vous ajoutiez de l’eau chaude et des agrégats grossiers avant le ciment et que vous arrêtiez ou ralentissiez l’ajout d’eau. Cette procédure est basée sur l’IAC 306R.
5. Prenez les précautions nécessaires lors de la pose du béton.
Sol gelé
Assurez-vous de ne pas placer de béton sur le sol gelé. Couler du béton sur une plate-forme gelée pourrait le faire geler et se fissurer avant de durcir. Cela pourrait également laisser un vide sous le béton après que le sol ait dégelé et se soit retiré, provoquant des fissures. Utilisez des couvertures chauffantes au sol placées sur la plate-forme pour dégeler le sol avant de placer le béton.
Surfaces en acier
Si vous voulez être sûr, vous pouvez également chauffer les coffrages et les barres d’armature avant le coulage. L’acier est un matériau hautement conducteur et les surfaces glaciaires peuvent entraîner une baisse de température. D’autre part, Ron Kosikowski a partagé les résultats de sa recherche dans cette présentation de l’IAC démontrant que les barres d’armature froides n’ont pas d’impact significatif sur le béton environnant et que les températures des barres d’armature ont dépassé le point de congélation dans les minutes qui ont suivi le coulage du béton.
6. Protégez le béton frais du froid.
Le béton neuf par temps froid peut avoir besoin d’une protection supplémentaire pour maintenir l’énergie d’activation nécessaire pour s’hydrater correctement. Envisagez des couvertures isolantes ou des enceintes chauffantes.
Couvertures et brise-vent isolants
L’utilisation de couvertures isolantes aidera le béton à maintenir la température désirée et à acquérir sa bonne résistance. Des brise-vent d’environ six pieds de haut devraient suffire à protéger le béton et les équipes des vents qui provoquent des chutes de température rapides et une évaporation rapide.
Enceintes chauffées
Les chambres chauffées sont une autre solution. Vous pouvez construire ces structures de bois, de bâches en toile, de feuilles de polyéthylène ou de profilés commerciaux en plastique rigide. Il suffit d’ajouter un radiateur une fois que vous avez érigé l’enceinte pour garder l’intérieur au chaud.
Enlèvement du coffrage et protection
Il est très important de comprendre quand il est approprié d’enlever le coffrage et la protection thermique. Cela sera généralement spécifié dans un plan de contrôle thermique du projet en fonction des différences de température et de la résistance requise. Pour une transition de température en douceur qui empêche la fissuration thermique, nous vous recommandons d’éliminer progressivement les radiateurs et la protection.
Dans un monde idéal, nous laisserions nos formulaires pendant une période prolongée pour nous assurer d’un gain de force adéquat et d’un durcissement approprié, mais la plupart des calendriers nous poussent à les retirer le plus tôt possible. EXACT Technology a aidé de nombreux entrepreneurs à déterminer le moment le plus tôt où ils peuvent retirer leurs coffrages ou leurs moisissures en toute sécurité.
7. Utilisez des appareils de chauffage pendant la période de durcissement.
Le chauffage du béton garantit que la résistance appropriée se développe et maintient l’hydratation, ce qui est essentiel pendant le processus de durcissement du béton. Si votre dalle devient trop froide, le durcissement peut s’arrêter complètement. Les appareils de chauffage portatifs fournissent une chaleur supplémentaire dans le sol et directement sur le béton, ce qui facilite le processus de durcissement. Mais attention, car un mauvais chauffage du béton peut également compromettre la structure.
Appareils de chauffage à combustion directe
Nous recommandons les radiateurs électriques si vous souhaitez utiliser des radiateurs à combustion directe que vous pouvez diriger vers la dalle à l’intérieur d’une enceinte.
Appareils de chauffage à combustion indirecte
Si vous décidez d’opter pour des appareils de chauffage à combustion indirecte (chauffages à combustible), ils doivent être placés à l’extérieur de la structure fermée pour des raisons de sécurité. Par conséquent, l’air chaud est acheminé dans l’enceinte par des conduits flexibles. Vous devrez également fournir de l’humidité supplémentaire. Ces précautions supplémentaires empêchent la nouvelle surface de béton de devenir gazeuse (ACI 306R). N’oubliez pas que nous voulons que le béton durcisse et non sèche.
Systèmes hydroniques
Une autre tactique de chauffage consiste à utiliser un système hydronique qui fait circuler un mélange chaud de glycol et d’eau dans toute l’enceinte par des tuyaux ou des tuyaux. Cette solution est plus efficace que les précédentes, ce qui limite les temps d’arrêt de l’équipage et de l’équipement.
[ Citation « Nous voulons que le béton durcisse, pas qu’il sèche ».]
8. Déterminer la résistance sur place.
Le suivi de la phase de durcissement est tout aussi crucial que les étapes précédentes de ce guide. Connaître l’évolution de la température, de l’humidité et de la résistance de votre béton vous aidera à ajuster vos paramètres en continu. Il existe plusieurs techniques que vous pouvez utiliser, selon les spécifications du projet :
Marteau de rebond
Il s’agit d’un mécanisme de dégagement à ressort qui active un marteau pour enfoncer un piston dans la surface du béton. La distance de rebond du marteau à la surface du béton est évaluée à une valeur de 10 à 100 utilisée pour calculer sa résistance. Il est facile à utiliser sur place. L’inconvénient : l’appareil nécessite un pré-étalonnage pour des mesures précises, et de gros agrégats ou des barres d’armature sous le lieu d’essai pourraient fausser les résultats. Nous ne recommandons pas cette méthode pour mesurer la résistance du béton dans les premiers jours.
Résistance à la pénétration
Un dispositif enfonce une petite goupille ou une sonde dans la surface du béton. La force utilisée pour pénétrer le béton et la profondeur du trou qui en résulte sont corrélées à la résistance du béton. Cette méthode est également facile à utiliser. Cependant, les conditions de surface ainsi que les types de formes et d’agrégats utilisés ont une grande incidence sur les données. De plus, le pré-étalonnage nécessite plusieurs échantillons de béton pour assurer la précision. Comme pour le marteau de rebond, cette méthode n’est pas appropriée pour surveiller le développement précoce de la résistance.
Tests de maturité sur place
Les capteurs intégrés vous permettent d’enregistrer la température interne du béton à plusieurs profondeurs tout au long du processus de durcissement. La plupart des systèmes nécessitent un technicien pour vérifier périodiquement les enregistreurs et noter les données, mais des entreprises comme EXACT Technology offrent maintenant des solutions sans fil en temps réel. Cette approche offre une meilleure précision que les méthodes ci-dessus, mais faites vos recherches - toutes les solutions n’offrent pas le même niveau de fiabilité et de fonctionnalité ou n’ont pas les mêmes antécédents éprouvés.
Freins d’essai de cylindres
Cette méthode teste la résistance à la compression des échantillons de béton cylindriques représentant le béton in situ. Il est généralement effectué pour le contrôle de la qualité, l’acceptation du béton et la planification des activités de construction. Mais les résultats ne sont pas toujours fiables. EXACT Technology a développé une boîte de durcissement portable qui correspond à la température réelle du béton placé. De cette façon, les résultats sont plus précis et les utilisateurs évitent certains problèmes qui surviennent dans le froid (comme les échantillons congelés). Le séchage de correspondance vous permet de vérifier les forces cibles beaucoup plus rapidement que les méthodes traditionnelles et peut soustraire des jours à l’échéancier de votre projet.
CBM utilisant Exact Match pour le durcissement sur le terrain des cylindres d’essai
9. Tirez parti des avantages des données concrètes en ligne en temps réel.
Grâce aux progrès technologiques, les capteurs que vous pouvez lire en temps réel à partir de n’importe quel appareil connecté remplacent les anciens thermocouples. L’adoption fait boule de neige car les avantages sont évidents :
- Économies de main-d’œuvre et amélioration de la sécurité pour les équipes responsables de la collecte de données sur la température dans les endroits dangereux;
- Données instantanées 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 avec des courbes d’échéance déjà calculées et alertes en temps réel par courriel ou SMS;
- Réduction des dépenses de chauffage en arrêtant le système de chauffage dès que le béton atteint sa résistance requise;
- Avantages associés à l’avancement des projets dès que le béton atteint la résistance cible;
- Temps de réponse accéléré à tout problème - comme l’arrêt du chauffage ou les chutes rapides de température;
- Confiance accrue dans le respect constant des spécifications concrètes.
« En 2016, lorsque nous avons développé le premier prototype de notre équipement de surveillance, nous l’avons installé en parallèle du système traditionnel du projet de TLR Eglinton. C’était un vendredi d’hiver et l’équipe du projet prévoyait placer le béton le lundi matin suivant afin d’avoir des appareils de chauffage allumés tout au long de la fin de semaine pour s’assurer que la zone était suffisamment chaude pour placer le béton. Comme c’était nouveau pour tout le monde, nous regardions tous les données en ligne et le dimanche, nous avons réalisé que la température dans l’enceinte était descendue sous le point de congélation. Nous avons appelé le surintendant et il s’est rendu sur place et, bien sûr, les appareils de chauffage ont manqué de carburant. Il a pu réagir et corriger cela pour éviter d’avoir à retarder le versement le lendemain matin. Ce sont des événements comme celui-ci qui permettent à notre client de comprendre toute la valeur de notre technologie en ligne en temps réel.
- Stacia Van Zetten, cofondatrice @ EXACT Technology
10. Ajoutez les coûts supplémentaires du bétonnage par temps froid à vos soumissions.
Il y aura des coûts supplémentaires lors du coulage du béton en hiver. C’est inévitable, mais il vaut mieux payer un peu plus que d’accumuler des frais en prolongeant les délais ou de risquer des défauts structurels majeurs. Nous voulons que vous preniez de l’avance sur ces coûts, alors voici les domaines à prévoir :
- Additifs spéciaux dans les mélanges de béton;
- Mesures de protection pour le béton et la plate-forme, le cas échéant;
- Préparation de la plate-forme pour les dalles coulées directement sur le sol;
- Systèmes de surveillance et équipement d’essai fiables;
Prévoyez d’ajouter ces coûts à vos soumissions!
En conclusion
On entend souvent dire qu’il ne faut pas effectuer de travaux de béton en dessous de 4 °C (40 degrés Fahrenheit). En réalité, les horaires pourraient exiger le contraire. Et honnêtement, il y a de nombreuses façons d’aller de l’avant, quel que soit le temps. L’utilisation des points essentiels ci-dessus peut améliorer considérablement votre expérience de coulage du béton par temps froid, que vous travailliez sur un pont, un barrage, un TLR, un terminal de GNL ou un gratte-ciel. Nous espérons que ces conseils vous seront utiles et qu’ils vous aideront à maintenir l’efficacité opérationnelle tout au long de l’hiver.
Pour en savoir plus sur le bétonnage par temps froid, nous vous recommandons de consulter la page CSA et ACI consacrée au sujet.
Entrevue avec Justin Blanton, Terre renforcée
Nous nous sommes entretenus avec Justin Blanton de Reinforced Earth à Waco, au Texas, sur la façon dont le choix d’EXACT Track a changé les opérations quotidiennes de leur usine de préfabrication depuis qu’ils sont devenus clients en octobre 2024. Merci, Justin, pour toutes les belles choses que tu avais à dire!
Lafarge Canada Inc. investit dans EXACT Technology Corporation
EXACT a obtenu un investissement stratégique de Lafarge pour étendre son impact dans l’industrie du béton. Ce partenariat améliorera le développement de produits et élargira l’accès aux solutions d’EXACT, marquant une étape clé vers les progrès de l’industrie.
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