Comment les PRD aident à prévenir les fissures de retrait dans les joints de remplissage

Comprendre la fissuration par retrait dans les mastics d'assemblage à base de ciment

Quelles sont les causes des fissures de retrait dans le béton et les mortiers ?

Lorsque les matériaux à base de ciment rétrécissent entre 15 et 20 pour cent pendant le processus d'hydratation et lors du séchage, des fissures de retrait ont tendance à se former. Des recherches publiées en 2023 par l'Association nationale des producteurs de béton prêt à l'emploi indiquent un phénomène assez inquiétant : près des trois quarts des défaillances précoces des produits de remplissage de joints sont en réalité dus à ce problème de retrait de séchage non contrôlé. Plusieurs facteurs contribuent à ce problème. Tout d'abord, les joints minces ont une surface plus élevée par rapport à leur volume, ce qui fait que l'humidité disparaît trop rapidement. Ensuite, il y a le facteur de la teneur en eau. Les mélanges contenant plus de 0,45 partie d'eau pour une partie de ciment génèrent des contraintes internes pendant la prise. Et n'oublions pas non plus la granulométrie des granulats. Lorsque les granulats ne sont pas correctement dosés, le retrait de la pâte augmente de 30 à 40 pour cent par rapport à ce que l'on observe dans des mélanges bien équilibrés.

Rôle de la perte d'humidité et des fluctuations de température dans le retrait de séchage

Les taux d'évaporation supérieurs à 0,5 kg/m²/heure pendant les 72 premières heures — la période critique de cure — multiplient par quatre le risque de fissuration. Les variations de température supérieures à 15 °C en 24 heures aggravent les contraintes de retrait par dilatation thermique différentielle : les couches superficielles se contractent de 0,01 % par chute de 10 °C tandis que les sections plus profondes restent plus chaudes, créant des plans de cisaillement qui initient les fissures.

Pannes fréquentes dues à un mauvais rapport de mélange ou à une cure inadéquate

L'American Concrete Institute (2022) signale que 62 % des défaillances de joints liées au retrait impliquent :

Le chargement prématuré avant l'atteinte de la résistance à 7 jours représente 38 % des cas de fissuration précoce.

Identifier les signes précoces de fissuration par retrait dans les systèmes de joints

Surveiller ces indicateurs durant les 28 premiers jours :

1. Fissures capillaires (de 0,1 à 0,3 mm de large) rayonnant depuis les joints de contrôle
2. Décoloration différentielle de surface indiquant une répartition inégale de l'humidité
3. Élargissement des joints au-delà des spécifications de conception (>125 % de la largeur initiale)
4. Courbure localisée (>3 mm de variation d'élévation sur 1 m) aux bords des dalles

Une détection précoce permet des réparations par injection de résine époxy économiques, évitant dans 89 % des cas le remplacement complet du joint (Institut de Réparation du Béton, 2021).

La science derrière les polymères de dispersion en latex (RDP) pour atténuer le retrait de séchage

Comment les dispersions de polymères modifient la structure de la matrice

Lorsqu'il est mélangé à des joints d'étanchéité à base de ciment, la poudre de polymère redispersable forme des films polymères flexibles à l'intérieur de la structure du matériau durci. Ces films relient en réalité les microfissures qui apparaissent lors du retrait pendant le durcissement, répartissant ainsi les contraintes dans l'ensemble du mélange polymère-ciment au lieu de laisser la pression s'accumuler en certains points précis. Des essais réalisés en laboratoire indiquent que les mortiers modifiés avec de la PPR peuvent supporter environ 30 pour cent de tension supplémentaire par rapport aux mélanges classiques. Cela signifie que les joints réalisés avec ce produit peuvent subir de nombreux mouvements alternatifs sans commencer à se fissurer, ce qui a un impact significatif sur la durée de vie de ces installations avant qu'elles n'aient besoin de réparations.

Impact de la PPR sur la structure des pores et la rétention d'eau

Des tests utilisant la porosimétrie par intrusion de mercure ont montré que ces films polymères réduisent les pores capillaires d'environ 45 %. Quelle est la signification pratique de ce résultat ? Lorsqu'il y a moins de pores, l'humidité s'échappe moins rapidement pendant le processus de cure. Cela permet au béton de rester humide pendant des périodes plus longues, allongeant ainsi ce que nous appelons la fenêtre critique de cure, qui passe d'environ trois jours à près de cinq jours complets dans des conditions météorologiques typiques. Ce temps supplémentaire permet à l'eau de mieux réagir avec les particules de ciment, créant une matrice plus dense de gels de silicate de calcium hydraté. Selon une recherche publiée dans International Cement Review l'année dernière, cela se traduit par une réduction significative du retrait de séchage, comprise entre 22 % et 28 %.

Fissuration réduite dans les mortiers modifiés par PRD selon les essais ASTM

Les essais de retrait conformes à la norme ASTM C157/C157M révèlent que les mortiers améliorés par RDP présentent des largeurs de fissures inférieures de 60 à 80 % après des cycles de séchage de 90 jours. Des essais sur site soumis à des variations thermiques cycliques (−5 °C à 40 °C) démontrent que le RDP maintient l'intégrité des joints au-delà de 500 cycles thermiques, soit une amélioration trois fois supérieure à celle obtenue avec des adjuvants réducteurs de retrait seuls.

Optimisation de la teneur en RDP pour une réduction maximale du retrait

Une teneur de 2,5 à 3,5 % de RDP par rapport au poids du ciment permet généralement un contrôle optimal du retrait dans la plupart des produits de remplissage de joints, bien que les conditions d'exposition nécessitent des ajustements :

• Zones de gel-dégel : 3 % de RDP avec des agents entraîneurs d'air
• Joints à fort trafic : 4 % de RDP combiné à des éthers de cellulose pour une meilleure rétention de la maniabilité

Dépasser 5 % de RDP peut réduire la résistance en compression de 12 à 15 %, ce qui impose un équilibre soigneux entre flexibilité et performance structurelle.

RDP versus adjuvants réducteurs de retrait (SRA) : efficacité et limites

Efficacité des SRA dans le contrôle du retrait

Les adjuvants réducteurs de retrait atténuent le retrait de séchage en abaissant la tension superficielle de l'eau dans les mélanges cimentaires, réduisant ainsi les contraintes capillaires. Des essais récents montrent que les adjuvants réducteurs de retrait peuvent diminuer la déformation de retrait non contraint de 25 % et les efforts de retrait contraint de 50 % dans les bétons à haute performance. Toutefois, leur efficacité dépend fortement des conditions environnementales et de la compatibilité du mélange.

Limitations des adjuvants réducteurs de retrait dans les applications de joints de dilatation

Bien que les AER offrent certains avantages, ils ont tendance à altérer des caractéristiques importantes des joints. Appliqués aux doses standards d'environ 3,7 litres par mètre cube, ces additifs peuvent réduire la résistance à la compression à 28 jours d'environ 10 pour cent. De plus, les temps de prise sont retardés d'environ 45 minutes lorsqu'ils sont associés à des agents réducteurs d'eau. Pour les joints soumis à une circulation constante de véhicules ou à des variations répétées de température, les AER rendent en réalité le matériau plus fragile. Cette fragilité accrue entraîne l'apparition prématurée de fissures précisément là où les joints bougent et se déforment.

Pourquoi les PRD offrent une cohésion et une résistance à la fissuration supérieures

La poudre de polymère redispersible (RDP) fonctionne différemment des agents réducteurs de retrait (SRAs) qui ne reposent que sur une seule méthode. Lorsqu'elle est ajoutée à des systèmes de mortier, la RDP agit simultanément selon trois mécanismes : elle crée un réseau polymère souple, améliore la rétention d'humidité au sein des pores du matériau et renforce l'adhérence entre les différents composants du mélange. Grâce à cette action combinée à plusieurs niveaux, les produits de remplissage de joints formulés avec de la RDP peuvent supporter environ deux fois plus de variations de température avant de présenter des fissures, comparés à ceux traités uniquement avec des SRAs. Des essais en conditions réelles ont montré que lorsque les entrepreneurs ajoutent entre 6 et 8 pour cent de RDP en poids à leurs mélanges de mortier, on observe environ 60 pour cent de fissures en moins dans les joints de dilatation routiers après une année complète de service dans des conditions normales.

Concevoir des produits de remplissage de joints à faible retrait avec de la RDP : bonnes pratiques

Équilibrer maniabilité et retrait dans la formulation du mélange

Taux recommandés de RDP selon les conditions d'exposition

Les données sur le terrain montrent que ces plages permettent d'éviter 85 % des défaillances liées au retrait lorsqu'elles sont combinées à un cure approprié conformément aux recommandations de l'ACI 548.3R-21.

Application réussie sur site de produits de remplissage de joints renforcés par des polymères dispersés en émulsion (RDP)

Les récentes restaurations de structures maçonnées historiques démontrent l'efficacité du RDP, les charges modifiées maintenant l'intégrité des joints après 10 cycles de gel-dégel ou plus. Les entrepreneurs signalent un temps d'application réduit de 40 % grâce à une meilleure cohésion du mortier, minimisant le fluage du matériau dans les joints verticaux.

Orientation croissante vers des mortiers de réparation haute performance et faible retrait

Le secteur de la construction privilégie désormais les mortiers modifiés au RDP qui combinent un retrait au séchage inférieur à 12 % et une résistance en compression d'au moins 25 MPa. Ces matériaux répondent aux normes EN 1504-3 pour les réparations structurelles tout en éliminant 70 % des réparations de fissures post-installation couramment observées avec les produits de remplissage traditionnels à base de ciment.

Optimisation des performances à long terme : RDP, cure et conception des joints

Rôle d'un cure approprié dans l'amélioration des performances du RDP

Pour que la poudre polymère redispersible (RDP) réduise efficacement le retrait, elle doit être correctement cure selon les normes ASTM. Maintenir un taux d'humidité élevé pendant les trois premiers jours critiques permet aux mortiers modifiés au RDP de développer le solide réseau polymérique recherché. Cela réduit en réalité la pression capillaire d'environ 30 à 40 pour cent par rapport aux matériaux non cureés classiques. L'expérience sur le terrain montre également un résultat intéressant : les entrepreneurs qui utilisent des techniques de cure par brouillard ou optent pour des membranes perméables à la vapeur, plutôt que des méthodes traditionnelles, observent environ deux fois moins de microfissures dans leurs produits de jointoiement, notamment dans les conditions difficiles de séchage à 90 degrés Fahrenheit que tout le monde redoute.

Optimisation des joints de dilatation avec des matériaux modifiés au RDP

Le RDP peut-il remplacer les mesures mécaniques de contrôle des fissures ?

Le PRD réduit considérablement les fissures de retrait, mais fonctionne particulièrement bien lorsqu'il est combiné à d'autres méthodes. Toutefois, dans les endroits où l'on circule beaucoup et où le sol subit des contraintes de cisaillement supérieures à 500 psi, un renfort en acier reste nécessaire. La bonne nouvelle est que le PRD permet aux constructeurs d'utiliser environ 30 % d'armatures en moins dans les fondations de maisons, sans toutefois enfreindre les exigences de l'ACI 224R-01 concernant la taille des fissures. Lorsque l'on examine différents climats, les formules spéciales ont une grande importance. Prenons par exemple les zones sèches : ajouter environ 4,2 % de PRD ainsi que des fibres de cellulose peut effectivement éliminer les joints supplémentaires dans les planchers d'entrepôts, même lorsque les chariots élévateurs circulent modérément. Cela rend l'installation plus rapide et moins coûteuse dans de nombreux cas.

Section FAQ

Qu'est-ce que la fissuration par retrait dans les matériaux à base de ciment ?

La fissuration par retrait se produit en raison de la réduction du volume lorsque les matériaux à base de ciment sèchent et s'hydratent, généralement avec un retrait de 15 à 20 %.

Comment minimiser la fissuration par retrait ?

L'utilisation de poudre polymère redispersible (RDP) dans les joints peut aider à atténuer le retrait au séchage en formant des films polymères flexibles qui absorbent les contraintes.

Quelles sont les AER, et comment se comparent-elles à la RDP ?

Les adjuvants réducteurs de retrait (AER) diminuent la tension superficielle de l'eau et les contraintes capillaires, mais ils peuvent rendre les joints plus fragiles par rapport à la RDP, qui offre une meilleure cohésion et une résistance accrue aux fissures.

Comment un cure approprié améliore-t-il la performance de la RDP ?

Un cure approprié permet aux mortiers modifiés par RDP d'établir un réseau polymère solide, réduisant ainsi la pression capillaire et la formation de microfissures.