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 force nécessaire, ou est-ce que les vents glacials et les fissures de givre vont saboter votre travail acharné? Mais ce n’est pas le premier combat de ton béton. Armé de couvertures thermiques à la fine pointe de la technologie (EXACT Monitor + Match), de chauffages et d’admixtures haute performance, vous avez les outils pour déjouer les astuces de l’hiver. Dans ce guide, nous vous montrerons comment garder votre projet sur la bonne voie, afin que votre béton sorte de ce conflit de froid plus difficile que jamais. L’hiver peut être impitoyable, mais avec les bonnes tactiques, votre béton tiendra la victoire et sera solide.
Table des matières
Le béton par temps froid s’applique à la majorité des projets couvrant l’hiver.
L’American Concrete Institute, sous l’ACI 306R, détermine que les conditions de bétonisation par temps froid existent « lorsque la température de l’air est tombée à, ou devrait descendre en dessous, de 40°F (4°C) pendant la période de protection. »
Au Canada, la CSA A23.1/A23.2 définit le temps comme froid « lorsqu’il y a une probabilité que la température descende sous 5 °C dans les 24 heures suivant la pose du béton », selon les prévisions du bureau météorologique officiel le plus proche.
La carte ci-dessous affiche la température mensuelle moyenne pour janvier 2019 aux États-Unis, ainsi que la température hivernale moyenne au Canada.
Toutes les nuances de bleu représentent une température moyenne inférieure à 50°F. Plus c’est sombre, plus c’est froid.
C’est vrai! Sauf en Floride, le risque de béton par temps froid touche pratiquement tout le monde.
https://weather.gc.ca/saisons/image_e.html?format=clim_stn&season=djf&type=temp
Si vous avez déjà travaillé avec du béton, vous savez autant que nous que ça prend du temps pour durcir. Au micro-niveau, l’hydratation du ciment augmente progressivement la résistance du mélange. Quand le froid arrive, la pâte de ciment met 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 des limites critiques et causer des dommages irréversibles à la structure, nécessitant possiblement la démolition et la coulée.
En plus de la température de l’air, vous devriez 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
Exposer le béton plastique à des températures sous zéro peut réduire sa résistance finale jusqu’à 50%. Les dommages surviennent à cause de l’expansion de l’eau lorsqu’elle gèle, créant des cristaux de glace qui entraînent une microstructure poreuse. Par conséquent, garder le béton chaud jusqu’à ce qu’il atteigne une résistance de 500 psi (3,5 MPa) est une bonne pratique. Mais trop de chaleur compromet la résistance ultime. Il s’agit de trouver le bon équilibre.
Outre le béton gelé, l’hiver aggrave le risque de fissures thermiques et de retrait.
Fissures de retrait
Le retrait se produit lorsque l’humidité de surface s’évapore plus rapidement que l’eau de purge ne la remplace. Une faible humidité accompagnée d’une brise froide est un scénario typique de retrait, ce qui entraînera des fissures minces mais profondes à travers le béton.
Fissuration thermique
La fissuration thermique se produit en raison de différences excessives de température à l’intérieur du béton. C’est plus fréquent sur les éléments plus gros ou le béton massif, lorsque la surface est exposée à une basse température de l’air pendant 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 en béton à un moment donné, à moins de bien comprendre les caractéristiques de performance du mélange de béton.
Une variation rapide de température peut aussi entraîner ce type de fissuration. 
Il vaut mieux investir dans des admixtures spécialisées, des protections pour béton et des technologies qui aident à surveiller le béton à distance plutôt que de subir des coûts liés à une livraison tardive ou au non-respect des spécifications. Arrêter les opérations coûte toujours cher, même pour attendre de meilleures conditions météorologiques. Suivez la devise des Boy Scouts : « soyez toujours prêt » : ayez ce dont vous avez besoin sous la main et un plan de travail pour faire face à tout ce que les éléments vous lancent.
Ces solutions sont essentielles pour des projets majeurs comme le nouveau terminal GNL de Rio Tinto à Kitimat, en Colombie-Britannique. Un ingénieur principal travaillant pour la coentreprise responsable de la construction explique que respecter l’échéancier n’aurait pas été possible sans la mise en œuvre de solutions comme celle fournie par EXACT Technology.
« Comme nous sommes ensevelis sous la neige sur place, je dois dire qu’il serait impossible de construire sur un chemin critique tout l’hiver ici sans l’outil technologique EXACT.
De plus, en comparant ce système de thermocouples avec tous les autres systèmes disponibles au Canada, que nous démontrons sur place à Kitimat, il était judicieux de déployer le système EXACT Technology.
Il est robuste pour les projets civils/marins de ce type, et élimine complètement la nécessité pour les techniciens de terrain de collecter 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
Investir des efforts ici peut faire économiser beaucoup de temps et d’argent. Qu’il s’agisse d’utiliser des admixtures accélératrices dans votre mélange ou de réchauffer l’eau ou les granulats, vous pouvez contrôler la température de votre béton au moment de l’écoulement pour faciliter le processus de durcissement de la séchage.
Admixtures accélérées
Ce type d’admixture est une excellente solution pour augmenter le taux d’hydratation du ciment. Accélérer les additifs 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.
Eau chaude et granulats
Les granulats chauffés et l’eau sont généralement les moyens les plus rentables pour contrôler la température initiale du béton, bien que les températures de l’eau et des granulats ne devraient pas dépasser 176°F (80°C), car un ensemble de flash pourrait en résulter. Les équipes doivent maintenir la température du béton mixte 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 et préparez les ingrédients. Les meilleures pratiques de l’industrie exigent d’ajouter de l’eau chaude et des granulats grossiers devant le ciment et d’arrêter ou ralentir l’ajout d’eau. Cette procédure est basée sur l’ACI 306R.
Sol gelé
Assurez-vous de ne pas poser de béton sur le sol gelé. Verser du béton sur une sous-couche gelée pourrait faire geler et fissurer le béton avant de durcir. Cela pourrait aussi laisser un vide sous le béton après que le sol ait dégelé et reculé, causant des fissures. Utilisez des couvertures chauffantes placées sur le sous-sol pour dégeler le sol avant de poser le béton.
Surfaces en acier
Si tu veux être prudent, tu pourrais aussi chauffer les coffrages et les barres d’armature avant le coulage. L’acier est un matériau hautement conducteur, et les surfaces glaciaires pourraient entraîner une baisse de température. D’autre part, Ron Kosikowski a partagé ses résultats de recherche dans cette présentation ACI démontrant que les barres d’armature froides n’ont aucun impact significatif sur le béton environnant et que les températures des barres d’armature dépassent le point de congélation en quelques minutes après le coulage du béton.
Le béton neuf par temps froid peut nécessiter une protection supplémentaire pour maintenir l’énergie d’activation nécessaire à l’hydratation adéquate. Pensez aux couvertures isolées ou aux boîtiers chauffants.
Couvertures isolantes et brise-vent
L’utilisation de couvertures isolées aidera le béton à maintenir la température désirée et à obtenir sa solidité adéquate. Des brise-vent d’environ six pieds de haut devraient suffire à protéger le béton et les équipes contre les vents qui provoquent des chutes rapides de température et une évaporation rapide.
Enceintes chauffées
Les chambres chauffées sont une autre solution. Vous pouvez construire ces structures en bois, bâches en toile, plaques de polyéthylène ou sections commerciales en plastique rigide. Il suffit d’ajouter un chauffage une fois l’enclos installé pour garder l’intérieur au chaud.
Retrait des coffrages 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 pour le projet basé sur les différences de température et la résistance requise. Pour une transition de température fluide qui évite la fissuration thermique, nous recommandons de retirer graduellement les chauffages et la protection.
Dans un monde idéal, nous laisserions nos formes en place pendant une longue période afin d’assurer un gain de force adéquat et un durcissement approprié, mais la plupart des calendriers nous poussent à retirer le plus rapidement possible. La technologie EXACT a aidé de nombreux entrepreneurs à déterminer le plus tôt moment où ils peuvent retirer leurs coffrages ou moules en toute sécurité.
Le chauffage du béton garantit que la résistance adéquate se développe et maintient l’hydratation, ce qui est essentiel lors du durcissement du béton. Si votre dalle devient trop froide, alors le durcissement peut complètement s’arrêter. Les chauffages portatifs délivrent de la chaleur supplémentaire dans le sol et directement sur le béton, aidant ainsi au processus de durcissement (polymérisation). Mais faites attention, car chauffer mal le béton peut aussi compromettre la structure.
Chauffages à combustion directe
Nous recommandons les chauffages électriques si vous souhaitez utiliser des chauffages à combustion directe que vous pouvez diriger vers la dalle à l’intérieur d’un enclos.
Chauffages à combustion indirecte
Si vous décidez d’utiliser des chauffages à combustion indirecte (chauffages à combustion), ils doivent être placés à l’extérieur de la structure fermée pour des raisons de sécurité. Ainsi, l’air chaud est acheminé dans l’enceinte par des conduits flexibles. Vous devrez aussi fournir de l’humidité supplémentaire. Ces précautions supplémentaires empêchent la nouvelle surface de béton de devenir gazeuse (ACI 306R). Rappelez-vous, nous voulons que le béton durcisse, pas qu’il 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 l’enceinte via des tuyaux ou des tuyaux. Cette solution est plus efficace que celles mentionnées ci-dessus, ce qui limite le temps d’arrêt de l’équipage et de l’équipement.
[ Citation : « Nous voulons que le béton durcisse, pas qu’il sèche. »]
Surveiller la phase de durcissement est tout aussi crucial que les étapes précédentes de ce guide. Savoir comment la température, l’humidité et la résistance évoluent dans votre béton vous aidera à ajuster vos paramètres en continu. Il existe plusieurs techniques que vous pouvez utiliser, selon les spécifications du projet :
CBM utilisant Exact Match pour le polymérisation en champ des cylindres d’essai
Grâce aux avancées technologiques, des capteurs que vous pouvez lire en temps réel à partir de n’importe quel appareil connecté remplacent les anciens thermocouples. L’adoption prend de l’ampleur car les bénéfices sont évidents :
« En 2016, alors que nous développions le premier prototype de notre équipement de surveillance, nous l’avons installé en parallèle au système traditionnel du projet LRT d’Eglinton. C’était un vendredi en hiver et l’équipe de projet prévoyait poser le béton le lundi matin suivant, donc ils avaient des chauffages en marche tout le week-end pour s’assurer que la zone était assez chaude pour poser le béton. Comme c’était nouveau pour tout le monde, nous regardions tous les données en ligne et dimanche, nous avons réalisé que la température dans l’enclos était descendue sous le point de congélation. Nous avons appelé le surintendant qui s’est rendu sur le chantier et, bien sûr, les chauffages sont tombés en panne de combustible. Il a pu réagir et régler ça pour éviter de retarder le coulage le lendemain matin. Ce sont des événements comme celui-ci qui font comprendre à notre client toute la valeur de notre technologie en ligne en temps réel. »
– Stacia Van Zetten, cofondatrice d’EXACT Technology
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 honoraires en prolongeant les délais ou de risquer des défauts structurels majeurs. Nous voulons que vous anticipiez ces coûts, alors voici les domaines à budgétiser en plus :
On entend souvent dire qu’il ne faut pas effectuer de travaux de béton en dessous de 40 degrés Fahrenheit (4°C). En réalité, les horaires peuvent l’exiger autrement. Et honnêtement, il y a plusieurs façons de continuer d’avancer, peu importe la météo. Utiliser ces points vitaux comme guide peut grandement améliorer votre expérience de coulage de béton par temps froid, que vous travailliez sur un pont, un barrage, un train léger, un terminal GNL ou une tour de grande hauteur. Nous espérons que ces conseils vous seront utiles et qu’ils vous aideront à maintenir votre efficacité opérationnelle tout au long de l’hiver.
Pour en savoir plus sur le béton par temps froid, nous recommandons de consulter la page CSA et ACI consacrée au sujet.
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