III. EFFET MÉCANIQUE DU RETRAIT DES CIMENTS
“Quand une force s’oppose au retrait, le ciment conserve plus ou moins ses dimensions initiales. On peut considérer qu’il subit un allongement égal au retrait qui ne peut-se produire. Il se développe donc des contraintes qui, d’après la loi d’élasticité, sont proportionnelles à ce retrait.
Mais le phénomène se complique d’une part à cause de la faculté d'adaptation du ciment, d'autant plus grande que le ciment est jeune, d’autre part à cause des changements mécaniques que subit le ciment au cours de son évolution, en particulier à cause de la variation du coefficient d’élasticité.
J’ai étudié ces contraintes dans le cas où elles sont dues à un corps inerte pris dans la masse du ciment. J’ai considéré successivement :
1° Les contraintes transversales imposées par le ciment d’une plaque à un corps étranger de petites dimensions placé au centre (cas des pierres du béton, des armatures, des pavés de verre [étude photoélasticimétrique]) ;
2e Les contraintes linéaires résultant de la présence d’une tige longue dans un prisme (cas d’une armature de ciment
armé).
I. ÉTUDE PLANE DES CONTRAINTES DUES AU RETRAIT. Étude photoélasticimétrique (1).
Le problème traité est le suivant : étudier parallèlement le retrait d’une plaque de ciment et la contrainte qu'il impose à un morceau de verre placé au moment du moulage au centre de la plaque.
Le verre est un cylindre de 16 millimètres de diamètre, 12 millimètres de hauteur, percé d’un trou axial de 5 millimètres disposé de telle sorte que son axe soit perpendiculaire à la plaque dans laquelle il est encastré.
Le ciment est en plaque de 12 millimètres d’épaisseur, de forme variable, circulaire ou rectangulaire (largeur 60 mm., longueur 250 à 333 m.) lfig. 29].
Fig. 29. — Éprouvette servant à étudier la contrainte exercée par le retrait’ sur un Cylindre de verre,
Le retrait se mesure par les méthodes précédemment indiquées à l’aide d’un appareil à vis RACPORSIMQUE à microscope ou à comparateur.
Le retrait total de la plaque est peu influencé par la présence du cylindre de verré, on mesure sensiblement le retrait d’une pièce libre. Je l’ai du reste vérifié par des mesures comparatives sur des plaques, les unes avec des pastilles de verre, les autres sans. L'écart des retraits mesurés ne dépasse pas 10 p. 100, c’est-à-dire l'écart normal qu’on peut trouver dans l’essai de retrait sur deux éprouvettes suivies parallèlement.
La contrainte supportée par le verre se détermine par la mesure de la biréfringence accidentelle à l’aide de la lumière -polarisée, par la méthode de photoélasticité.
EP PP ni Ten PR
(1) C.R. Académie des Sciences, 30 mars 1936, tome 202, page 1153.
Se +
Cette méthode est peu répandue, j’en rappellerai brièvement les caractéristiques.
Certaines substances telles que le verre deviennent biréfringentes sous l’action de contraintes mécaniques. La biréfringence se détermine à la lumière polarisée, on en déduit la valeur et la répartition des contraintes.
L'opération se fait en deux phases :
1° Détermination des directions principales en chaque point (tracé des courbes isostatiques) ;
2° Détermination des valeurs numériques de chaque contrainte.
Si on examine un modèle de verre chargé entre deux nicols croisés, on aperçoit sur un fond clair, d’une part des franges colorées, d’autre part des courbes noires plus ou moins compliquées qui sont les lignes isoclines, lieux géométriques des points pour lesquels les directions des tensions principales sont parallèles aux axes des nicols. Quand on tourne simultanément les deux nicols, les lignes isoclines se déplacent et balayent le verre. On relève leur position pour quelques rotations déterminées des nicols. On en déduit graphiquement les lignes enveloppes des contraintes principales ou courbes isostatiques.
Si on place deux lames cristallines quart d'onde de part et d'autre des nicols, on transforme la lumière polarisée rectiligne en lumière polarisée circulaire. Les lignes isoclines disparaissent. On aperçoit seulement les franges colorées ou lignes isochromatiques. Ce sont les lieux des points pour lesquels la différence des contraintes principales est constante. Cette différence correspond d’ailleurs à la coloration. |
On détermine plus exactement la différence des contraintes principales en un point en utilisant un procédé de compensation ou le procédé goniométrique TARDY qui consiste à faire tourner l’analyseur jusqu’à l’extinction au point étudié. |
ET
On obtient ainsi les courbes isostatiques :pour Pensemble du modèle et la différence des contraintes principales en chaque point. Le reste du problème — détermination de chaque contrainte —— peut se traiter graphiquement par intégration le long des isostatiques à partir d’un point connu, un.point d’un contour libre par exemple. Mais l’application de la méthode est délicate.
On peut éviter l'intégration par divers procédés.
L’un d’eux consiste à déterminer la somme des contraintes principales en mesurant la variation d'épaisseur du modèle. Connaissant leur somme et leur différence, on obtient immédiatement chacune d’elles (A. MESNAGER-M. COKER).
D’autres reposent sur la mesure de la variation des épaisseurs optiques (M. FAVRE-C. FABry) ou sur l’étude des formes d’une feuille de caoutchouc tendue sur un contour connu (J. C. MAG GIVERN-H. L. SUPPER).
J’ai utilisé particulièrement le procédé de M. TEsAR qui consiste à percer un trou de petite dimension au point dont on désire connaître les contraintes. Les contraintes », et », sur le bord du trou se lisent directement à l’aide du goniomètre TARDy. On en déduit les contraintes v, et v, qui existeraient à l’emplacement du centre s’il n’y avait pas de trou,
par les formules suivantes :
», FS& [3 + Vu] , y, = 8 [3 Vrr + vi]:
Par ce procédé, la détermination des deux contraintes au centre. des cylindres de verre qüe j'ai utilisés se fait en quelques secondes.
*k ke 5% Les phénomènes successifs qui se passent dans le PA de verre encastré dans le ciment sont les suivants : 1° Les contraintes principales au centre du verre ts Le
pressions qui croissent d’abord proportionnellement : retrait, puis se stabilisent rapidement;
