Evolution différée de mortiers type "smart concrete" en conditions de séchage: retrait, perte de masse et impédance électrique

Abstract

L’addition de fibres conductrices à un matériau cimentaire diminue les valeurs de son impédance électrique, permettant son exploitation à des fins de monitoring, en se basant sur l’exploitation d’une relation entre les sollicitations externes (mécanique ou thermique) et variation des propriétés électriques. Dans ce contexte, des variations des propriétés électriques dues au séchage empêchent donc l’application de cette technique, à moins que ces dernières soient négligeables, ou prédictibles avec précision. Ce papier a donc pour objectif d’étudier la variation de l’impédance électrique complexe lors du séchage, pour des fréquences de mesure comprises entre 4 Hz et 1 MHz. Les mesures de retrait, perte de mase, spectre d’impédance électrique ont été réalisées sur trois mortiers avec des fractions volumiques de fibres (FVF) de carbone de 0, 0,1 et 0,5 %. Les résultats montrent qu’en absence de fibres conductrices, les parties réelles et imaginaires de l’impédance augmentent à cause de la perte d’eau. En revanche, en présence d’un réseau de fibres de carbone percolé, l’impédance réelle du matériau diminue à basses fréquences et augmente à hautes fréquences durant le séchage ; pour des plages intermédiaires de fréquence, des valeurs quasi-constantes peuvent être observées. De plus, au fur et à mesure que le matériau sèche, le comportement capacitif du matériau s’estompe et les valeurs d’impédance imaginaire tendent vers 0. Le comportement électrique se rapproche alors d’un comportement résistif idéal avec une valeur d’impédance réelle indépendante de la fréquence de mesure. Les fréquences aveugles ont été repérée pour les mortiers fibrés autour de 1 KHz et 40 KHz respectivement pour 0.1% et 0.5 % de FVF. En revanche, cette fréquence aveugle n’existait pas pour le mortier de référence. Cette plage de fréquence peut permettre, en cas de structural health monitoring à long terme, la détection des effets des charges mécaniques externes sur l’impédance, avec des effets minimes lié au séchage du mortier.