Pourquoi les fissures dans le béton

Les fissures dans le béton sont extrêmement courantes mais souvent mal comprises. Lorsqu’un propriétaire voit une fissure dans sa dalle ou son mur, surtout si le béton est relativement récent, il suppose automatiquement que quelque chose ne va pas. Ce n’est pas toujours le cas. Certains types de fissures sont inévitables. Le mieux qu’un entrepreneur puisse faire est d’essayer de contrôler la fissuration. Pour ce faire, il doit préparer correctement la sous-base, s’assurer que le béton n’est pas trop humide, utiliser des armatures si nécessaire, et placer et espacer correctement les joints de contrôle des fissures et les joints de dilatation. Cependant, il arrive que des fissures se produisent en dépit de toutes les précautions prises.
L’American Concrete Institute aborde cette question dans la norme ACI 302.1-04. « Même avec les meilleures conceptions de plancher et une construction appropriée, il n’est pas réaliste de s’attendre à des planchers sans fissures et sans ondulations. Par conséquent, chaque propriétaire devrait être informé par le concepteur et l’entrepreneur qu’il est normal de s’attendre à une certaine quantité de fissures et de gondolage sur chaque projet, et que cette occurrence ne reflète pas nécessairement de manière négative soit la pertinence de la conception du plancher, soit la qualité de sa construction (Ytterberg1987 ; Campbell et al. 1976) ».

Diagnostic de 6 types de fissures dans le béton

Fissures de retrait plastique
Probablement la raison la plus courante des fissures précoces dans le béton est le retrait plastique. Lorsque le béton est encore dans son état plastique (avant de durcir), il est plein d’eau. Cette eau prend de l’espace et donne à la dalle une certaine taille. Lorsque la dalle perd de l’humidité pendant le durcissement, elle devient un peu plus petite. Le béton étant un matériau très rigide, ce rétrécissement crée une contrainte sur la dalle de béton. Au fur et à mesure que le béton se rétracte, il se traîne sur sa sous-base granulaire. Cette entrave à sa liberté de mouvement crée une contrainte qui peut littéralement arracher la dalle. Lorsque la contrainte devient trop importante pour le béton maintenant durci, la dalle se fissure afin de relâcher la tension. En particulier par temps chaud, les fissures de retrait peuvent se produire aussi tôt que quelques heures après le coulage et la finition de la dalle.
Souvent, les fissures de retrait plastique ne sont qu’un cheveu en largeur et sont à peine visibles. Cependant, même si une fissure est capillaire, elle s’étend sur toute l’épaisseur de la dalle. Elle n’est pas seulement en surface comme on pourrait le penser.

Un facteur qui contribue de manière significative au rétrécissement est le fait de mélanger le béton trop humide. Si une quantité excessive d’eau est introduite dans le mélange, la dalle se rétractera davantage que si la quantité correcte d’eau de gâchage était utilisée. Cela s’explique par le fait que l’eau supplémentaire occupe plus d’espace, éloignant les ingrédients solides du mélange les uns des autres. C’est comme si vous diluiez trop un pichet de Mi-Wadi. Ce faisant, on crée une solution plus faible. Lorsque l’excès d’eau quitte la dalle, les particules solides présentent des vides plus importants entre elles. Ces espaces vides rendent le béton plus faible et plus susceptible de se fissurer. Malheureusement, un béton plus humide est plus facile à mettre en place et à finir, surtout par temps chaud. C’est l’une des raisons pour lesquelles de nombreux finisseurs de béton ajoutent de l’eau dans les camions-bétonnières : cela facilite leur travail. Quelques litres par mètre cube n’affecteront pas de manière significative le mélange. Cependant, si l’on ajoute une quantité excessive d’eau, on peut involontairement réduire la résistance du béton.
Les fissures de retrait plastique peuvent se produire n’importe où dans une dalle ou un mur, mais un endroit où elles se produisent presque toujours est celui des coins rentrants. Les coins rentrants sont des coins qui pointent dans une dalle. Par exemple, si l’on coule du béton autour d’une colonne carrée, on crée quatre coins rentrants. Comme le béton ne peut pas se rétracter autour d’un coin, la contrainte provoquera la fissuration du béton à partir du point de ce coin (voir la figure 1).
Figure 1 : Fissures de retrait prenant naissance dans les coins rentrants
Un objet arrondi au milieu d’une dalle crée le même problème qu’un coin rentrant. Ce phénomène est couramment observé autour des pénétrations de la dalle telles que les tuyaux, les appareils de plomberie, les drains et les pièces moulées des regards. Le béton ne peut pas se rétracter plus petit que l’objet autour duquel il est coulé, et cela provoque une contrainte suffisante pour fissurer le béton (Voir Figure 2).
Figure 2 : Fissure de retrait à la pénétration de la dalle
Pour lutter contre les fissures de retrait aléatoires, des joints de contrôle (souvent appelés à tort joints de dilatation) sont incorporés dans la dalle. Les joints de contrôle sont en fait des joints de contraction car ils s’ouvrent lorsque le béton se contracte ou devient plus petit. Il s’agit simplement de rainures creusées dans le béton frais, ou sciées dans la dalle peu après que le béton ait atteint sa prise initiale. Les joints de contrôle créent un endroit faible dans la dalle, de sorte que lorsque le béton se rétracte, il se fissure dans le joint au lieu de se fissurer au hasard sur la dalle (voir la figure 3).

Figure 3 : Un joint de contrôle des fissures réussi
Pour qu’un joint de contrôle des fissures soit efficace, il doit être ¼ aussi profond que l’épaisseur de la dalle. C’est-à-dire que sur une dalle typique de 100 mm d’épaisseur, les joints ne doivent pas avoir moins de 25 mm de profondeur ; une dalle de 150 mm d’épaisseur nécessiterait des joints de 38 mm de profondeur, etc. Pour minimiser les risques de fissuration aléatoire précoce, ces joints doivent être placés le plus tôt possible après le coulage du béton. Si le joint de contrôle n’est pas assez profond, le béton peut se fissurer à proximité de celui-ci au lieu d’être à l’intérieur (Voir Figure 4).

Figure 4 : Une fissure à côté d’un joint trop peu profond
Les joints de contrôle des fissures doivent être placés à tous les coins rentrants et aux pénétrations de la dalle, et espacés uniformément sur le reste de la dalle. Une bonne règle générale pour un béton résidentiel de 100 mm d’épaisseur consiste à placer les joints de manière à séparer la dalle en sections carrées à peu près égales, aucun joint n’étant situé à plus de 3 mètres du joint parallèle le plus proche. Si l’on suit ces directives, un sentier piétonnier de 1,2 mètre de large sera joint en croix à des intervalles de 1,2 mètre. Une allée de 4,8 m x 19,2 m aurait un joint en son centre sur toute sa longueur, et des joints coupés en travers tous les 2,4 mètres. Ce schéma permet de créer seize sections de 2,4 m x 2,4 m. Si l’allée fait un mètre de large ou moins, on peut généralement omettre le joint central sur toute sa longueur et espacer les joints transversaux de la même distance que l’allée (par exemple, une allée de 3 mètres de large n’aura pas de joint central et des joints transversaux tous les 3 mètres). Si les joints ne sont pas placés là où ils doivent l’être, le béton créera ses propres joints en se fissurant. Il est intéressant de noter qu’il se fissure souvent selon le même schéma que celui dans lequel il aurait dû être jointoyé (voir la figure 5).

Figure 5 : Fissures de l’allée où des joints auraient dû être placés
Fissures d’expansion
Une autre raison pour laquelle le béton se fissure est l’expansion. Par temps très chaud, une dalle de béton, comme n’importe quoi d’autre, va se dilater en se réchauffant. Cela peut provoquer une grande tension sur une dalle. Lorsque le béton se dilate, il pousse contre tout objet se trouvant sur son chemin, comme un mur de briques ou une dalle de béton adjacente. Si aucun des deux n’a la capacité de fléchir, la force résultante provoquera une fissure.

Un joint de dilatation est un point de séparation, ou joint d’isolation, entre deux surfaces statiques. Toute sa profondeur est remplie d’un certain type de matériau compressible, comme de la fibre de cellulose imprégnée de goudron, de la mousse de poly à cellules fermées ou même du bois (voir la figure 6). Quel que soit le matériau compressible, il agit comme un amortisseur de chocs qui peut « céder » lorsqu’il est comprimé. Cela soulage les contraintes sur le béton et peut prévenir les fissures.

Figure 6 : Joint de dilatation en mousse séparant l’allée et la bordure.
Le matériau du joint de dilatation peut également empêcher la dalle de frotter contre l’objet rigide contigu pendant les périodes de mouvement vertical. Pendant ces périodes de soulèvement ou de tassement, le matériau des joints de dilatation empêche la surface supérieure de la dalle de se lier à la surface adjacente et de s’écailler (voir la figure 7).
Figure 7 : Le joint de dilatation entre ces dalles aurait empêché l’écaillage
Fissures causées par le soulèvement
Un autre facteur qui contribue à la fissuration est le mouvement du sol provoqué par les cycles de gel/dégel. Pendant ces cycles, le sol gelé peut se soulever de plusieurs centimètres, puis se tasser à nouveau lorsque le sol dégèle. Si la dalle n’est pas libre de se déplacer avec le sol, elle se fissurera. La présence de grosses racines d’arbres peut également provoquer le soulèvement du béton. Si un arbre est situé trop près d’une dalle de béton, les racines qui poussent peuvent soulever et fissurer le béton (voir la figure 8).
Figure 8 : Les racines d’un arbre ont soulevé et fissuré ce trottoir
Fissures causées par le tassement
A l’inverse, si un grand arbre est retiré de la proximité d’une dalle de béton, les racines enfouies se décomposeront. Le vide qui en résulte peut provoquer un tassement du sol et des fissures dans le béton. Le tassement est également appelé affaissement.
L’affaissement est très courant au-dessus des tranchées où sont enterrés les lignes de services publics et les tuyaux de plomberie. Souvent, la tranchée des services publics n’est pas compactée lorsqu’elle est remblayée. Si du béton est placé au-dessus d’une tranchée mal compactée, le vide créé par l’affaissement peut provoquer une fissure à travers la dalle de béton non soutenue (voir la figure 9).

Figure 9 : Fissure à travers la dalle de béton non soutenue.
Un autre endroit où le béton s’affaisse couramment est près d’une maison. Que la maison soit construite sur un sous-sol ou un vide sanitaire, le surcreusement est ensuite remblayé. Si le matériau de remblayage n’est pas compacté par couches au fur et à mesure que le surcreusement est rempli, il se tassera avec le temps. Ce tassement entraînera le tassement du béton coulé par-dessus. Bien souvent, ce tassement provoquera la fissuration du béton et son inclinaison vers la maison, créant ainsi une pente négative (voir la figure 10).

Fissures causées par la surcharge de la dalle
Un autre facteur qui contribue à la fissuration est le fait de placer un poids excessif sur le dessus de la dalle. Bien que ce soit un matériau très solide, le béton a tout de même des limites de charge. Lorsque vous entendez quelqu’un parler d’un béton de 4 000 psi, il fait référence au fait qu’il faudrait une pression de 4 000 livres par pouce carré pour l’écraser. Le béton résidentiel, cependant, est rarement surchargé en ce qui concerne la résistance à la compression. En d’autres termes, le poids ne pulvérise ou n’écrase généralement pas le béton. Ce qui est plus fréquent, c’est que le poids excessif est trop important pour le sol sous le béton. Cela est particulièrement vrai après des périodes de fortes pluies ou de fonte des neiges, lorsque le sol est saturé et mou.
Lorsque l’eau souterraine migre sous le béton, elle rend le sol sous-jacent mou ou spongieux. Un poids excessif sur la dalle à ce moment-là peut appuyer sur le béton. Comme la résistance à la flexion du béton est inférieure à sa résistance à la compression, le béton se plie jusqu’à son point de rupture. Les propriétaires qui placent de gros véhicules de loisirs ou des bennes à ordures dans leur allée sont plus susceptibles de voir ce type de fissures. La conduite de véhicules lourds sur le bord d’une dalle crée un type de fissure similaire.

Figure 12 : Un camion lourd a roulé sur ce trottoir, fissurant le bord
Fissures causées par un séchage prématuré
Les fissures de craquage sont des fissures de surface très fines qui ressemblent à des toiles d’araignée ou à du verre brisé. Elles peuvent se produire sur n’importe quelle dalle de béton lorsque le dessus perd son humidité trop rapidement. Les fissures de craquage peuvent être inesthétiques, mais ne constituent pas un problème structurel. Elles sont si fines qu’il n’y a aucun moyen de les réparer (voir la figure 13).

Les fissures de croûtage se produisent souvent pendant le processus d’estampage du béton. Elles se produisent généralement les jours ensoleillés ou venteux, lorsque le dessus de la dalle s’assèche plus tôt que le dessous. Le dessus devient croûté et, lorsque le tampon est encastré, il écarte la surface près des joints estampés, ce qui provoque de petites fissures autour des bords extérieurs des « pierres ». Bien qu’elles soient esthétiquement peu attrayantes, les fissures de croûtage ne présentent aucun problème structurel mais peuvent être colmatées si on le souhaite

Figure 14 : Fissures de croûtage causées par un séchage prématuré de la surface
L’importance de l’armature
L’utilisation de fibres synthétiques, de treillis métalliques d’armature ou de barres d’armature peut ajouter un peu de soutien supplémentaire au béton, mais aucun d’entre eux n’empêchera la fissuration. En fait, trop d’acier peut même provoquer la fissuration d’une dalle en freinant le retrait normal du béton. Cependant, si des fissures se produisent, l’armature peut maintenir les différentes sections ensemble.
La présence d’une armature peut faire la différence entre une fissure qui reste de nature capillaire ou qui se sépare et devient plus large et inesthétique. L’armature en acier peut également maintenir le béton des deux côtés d’une fissure sur le même plan horizontal. Cela signifie qu’un côté ne se soulève pas ou ne se tasse pas plus que l’autre, ce qui pourrait entraîner un risque de trébuchement. Il est parfois impossible de déterminer exactement ce qui a causé une fissure particulière. Cependant, une bonne préparation du site et de bonnes pratiques de finition du béton peuvent grandement contribuer à minimiser l’apparition de fissures et à produire un projet plus esthétique.
Pour une liste complète des solutions de réparation des fissures, veuillez contacter votre responsable de secteur local ou cliquez ici.