UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE LA PATHOLOGIE DU BETON Une expertise qui fait la différence COMPAGNIE DES EXPERTS Du Bâtiment des Travaux Publics et de l’Industrie CEBTPI Formation du 7 novembre 2016 UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE 1. La fabrication du béton 2. Les pathologies du béton 3. Les techniques de contrôle 4. Les procédés de réparation Une expertise qui fait la différence UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence Un peu d’histoire… Le béton est le matériau de construction le plus utilisé au monde et le 2e produit le plus utilisé par l’homme (après l’eau…) Les constructions en maçonnerie utilisent des mortiers à base de chaux depuis l’Antiquité. Au début du 19e siècle se développent les chaux hydrauliques ; le Ciment Portland Artificiel est breveté en 1824. Les premières constructions en béton datent de 1830. À partir de 1850, on commence à utiliser le ciment armé, puis le béton armé. En 1929, Eugène Freyssinet met au point le béton précontraint. Depuis la fin des années 1980, on a développé des formulations nouvelles comme les bétons autoplaçants (BAP) et les bétons fibrés à ultra hautes performances (BFUP). UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 1. La fabrication du béton Le béton est constitué par : Du ciment, Du sable, Des granulats, Et de l’eau. Plus des adjuvants (NF EN 934-2) : Actions sur la prise : - Accélérateur / retardateur de prise - Accélérateur de durcissement Action sur l’ouvrabilité du béton : - Plastifiant / réducteur d’eau Propriétés particulière : - Entraîneur d’air - Hydrofuges - Rétenteur d’eau UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 1. La fabrication du béton LES CONSTITUANTS DES CIMENTS : Clinker Portland Le clinker Portland est obtenu après cuisson à 900° C d’un mélange de calcaire et d’argile contenant des proportions définies de CaO, SiO2, Al2O3 et Fe2O3. Le clinker entre dans la composition de tous les ciments courants. Additifs principaux : Laitier de haut fourneau Le laitier de haut fourneau est obtenu par refroidissement de la scorie fondue provenant de la fusion du minerai de fer dans un haut fourneau. Pouzzolanes Les pouzzolanes sont des scories volcaniques essentiellement composées de silice, d’alumine et d’oxyde de fer. Cendres volantes Les cendres volantes siliceuses ou calciquues sont des particules pulvérulentes obtenues par dépoussiérage des gaz de chaudières alimentées au charbon. Fumées de silice Les fumées de silice sont des particules très fines (environ 1 µm) présentant une très forte teneur en silice amorphe. Elles proviennent de la réduction de quartz par du charbon dans des fours à arc électrique. Sulfate de calcium (gypse) Il est ajouté en faible quantité aux autres constituants du ciment en vue de réguler la prise. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence LES CONSTITUANTS DES CIMENTS : Les constituants du ciment présentent une ou plusieurs des propriétés suivantes : Des propriétés hydrauliques, c’est-à-dire qu’ils forment par réaction avec l’eau des composés hydratés stables très peu solubles dans l’eau. Des propriétés pouzzolaniques, c’est-à-dire qu’ils ont la faculté de former à température ordinaire, en présence d’eau, par combinaison avec la chaux, des composés hydratés stables. La composition du clinker est représentée par quatre constituants : - Ca3SiO5 : Silicate tricalcique (SiO2 – 3 CaO) : 50 à 65 % (C3S ou Alite) - Ca2SiO4 : Silicate bicalcique (SiO2 – 2 CaO) : 15 à 20 % (C2S ou Bélite) - Ca3Al2O6 : Aluminate tricalcique (Al2O3 – 3CaO) : 5 à 15 % (C3A) - Ca4Al2Fe2O10 : Ferro-aluminate tétracalcique (Al2O3 – Fe2O3 – 4 CaO) : 5 à 10 % (C4AF) Réactions d’hydratation du clinker : C2S & C3S + H2O → C-S-H + Ca(OH)2 C3A + CaSO4 + H2O → Ettringite UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 1. La fabrication du béton Les normes des ciments : La norme de référence pour les ciments courants est la NF EN 197-1 (depuis 2001). D’autres normes existent concernant : soit des propriétés particulières : prise mer / PM (NF P 15-317), résistance aux eaux sulfatées ES (XP P 15-319), teneur en sulfures limitée CP (NF P 15-318) soit des ciments ayant des normes entièrement spécifiques : ciment alumineux fondu (NF P 15-315), ciment prompt naturel (NF P 15-314). Les ciments courants bénéficient d’un marquage CE et d’une marque NF qui attestent : Pour le marquage CE, que les produits respectent les exigences essentielles européennes en matière de santé, sécurité et respect de l’environnement. Pour la marque NF associée au marquage CE, que les produits bénéficient de garanties complémentaires sur leur composition, leurs performances et leurs contrôles. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence NF EN 197-1 – ciments courants : TYPES DE CIMENT CLINKER % AUTRES CONSTITUANTS PRINCIPAUX % CONSTITUANTS SECONDAIRES % CEM I (CPA) CIMENT PORTLAND 95 à 100 0 0à5 65 à 94 6 à 35 0à5 5 à 64 Laitier : 36 à 95 0à5 CEM IV (CPZ) CIMENT POUZZOLANIQUE 45 à 89 Pouzzolanes, Cendres volantes, Fumées de silice : 11 à 55 0à5 CEM V (CLC) CIMENT COMPOSE 20 à 64 Laitier, Pouzzolanes, Cendres volantes : 26 à 80 0à5 CEM II (CPJ) CIMENT PORTLAND COMPOSE CEM III (CHF ou CLK) CIMENT DE HAUT FOURNEAU UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence Autres ciments : CIMENT PROMPT NATUREL (NF P 15-314) Le ciment prompt naturel, à prise et durcissement rapides, résulte de la cuisson à température modérée, d’un calcaire argileux de composition régulière, extrait de bancs homogènes, suivie d’un broyage très fin. Il se caractérise par la présence de silicate de calcium, essentiellement sous forme de silicate bicalcique actif, d’aluminate de calcium riche en alumine et de sulfo-aluminate de calcium CIMENT ALUMINEUX FONDU (NF P 15-315) Le ciment alumineux fondu est un liant hydraulique qui résulte de la mouture, après cuisson jusqu’à fusion, d’un mélange composé principalement d’alumine, de chaux, d’oxydes de fer et de silice, dans des proportions telles que le ciment obtenu renferme au moins 30 % de sa masse d’alumine. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence LES GRANULATS : Ce sont des grains minéraux appelés fillers, sablons, sables, graves ou gravillons suivant leurs dimensions. Le granulat est désigné par sa classe granulaire d/D ou O/D avec : d : dimension inférieure du granulat D : dimension supérieure du granulat Familles Dimensions Caractéristiques Fillers 0/D D< 2 mm avec au moins 85 % de passant à 1,25 mm et 70 % de passant à 0,063 mm Sables 0/D d = 0 et D ≤ 4 mm Graves 0/D D ≥ 6,3 mm Gravillons d/D d ≥ 2 mm et D ≤ 63 mm Ballasts d/D d = 31,5 mm et D = 50 ou 63 mm NOTA : Les granulats les plus usuels pour la fabrication des mortiers et des bétons sont élaborés à partir de roches d’origines alluvionnaires (granulats roulés ou semi concassés) ou à partir de roches massives (granulats concassés). UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence LES GRANULATS : Un granulat, en fonction de sa nature et de son origine, peut être : Naturel : d’origine minérale, issus de roches meubles (alluvions) ou de roches massives, n’ayant subi aucune transformation autre que mécanique (tels que concassage, broyage criblage, lavage). Artificiel : d’origine minérale résultant d’un procédé industriel comprenant des transformations thermiques ou autres. Recyclé : obtenu par traitement d’une matière inorganique utiliséeprécédemment dans la construction, tels que des bétons de démolition de bâtiments. Les granulats pour béton font sont définis en fonction de deux normes : -La norme NF EN 10620 -La norme XP P 18-545 Ces normes définissent les caractéristiques physico-chimiques et les contrôles à réaliser sur les granulats afin d’en assurer la conformité. L’EAU DE GÂCHAGE : La norme NF EN 1008 établit les prescriptions qui définissent son aptitude à l’emploi. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence Norme NF EN 206-1 (2005) : Il s’agit de la norme de référence pour la fabrication des bétons prêts à l’emploi. Elle permet de définir : La classe de résistance à la compression, La classe de consistance (ouvrabilité), La classe de chlorures (teneur maximale garantie), La granulométrie. Les contrôles de conformité et de production. Les classes d’exposition : -« courantes » : XC (carbonatation) – XF (gel/dégel), -« particulières » : XS (ambiance marine) – XD (chlorures, sauf atmosphère marine) – XA (attaque chimique). UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence • Béton armé : Les armatures améliorent de la résistance du béton aux contraintes de traction et de flexion (Rc = 20 x Rt). Les armatures utilisées sont des ronds lisses ou des aciers à haute adhérence (NF EN 10080). UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence • Béton précontraint : Lors de sa fabrication, le béton est soumis à des contraintes préalables permanentes de compression. Une fois l’ouvrage en service, ce gain en compression va s’opposer aux contraintes de traction créées par les charges appliquées à l’ouvrage (poids propre, charge d’exploitation, charge climatique, etc.). Le béton, qui présente une faible résistance à la traction, se trouve ainsi utilisé au mieux de ses possibilités en ne travaillant qu’en compression. La précontrainte peut être appliquée au béton soit par pré-tension, soit par post-tension Le béton précontraint est adapté aux ouvrages soumis aux contraintes importantes (pont, réservoir) Il est recommandé pour la réalisation d'éléments de faible épaisseur assurant des portées longues UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Caractéristiques physico-chimiques du béton : Le béton est un matériau hétérogène, présentant les propriétés suivantes : -Porosité plus ou moins élevée (maximum admissible : 15 %) -Caractère fortement basique : la pâte de ciment contient 15 à 20 % d’une base forte, la portlandite Ca(OH)2 -La solution interstitielle présente dans les pores du béton est enrichie en alcalins (sodium & potassium) et son pH initial varie entre 12,6 et 13,7 UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Les différentes pathologies pouvant affecter les bétons : Ces pathologies sont de deux types principaux : Mécaniques, Physico-chimiques. Parmi les premières, on rencontre essentiellement des phénomènes de fissuration, liés à des problèmes structurels. Dans les secondes, on peut citer : -Les réactions de gonflement internes (RSI et alcali-réaction), -La dégradation du béton par l’environnement, -Les phénomènes de corrosion des armatures, -Les désordres consécutifs à un incendie. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence Défauts mécaniques d’ordre structurel : On rencontre deux types principaux de fissurations d’origine mécanique : Fissures inclinées à 45° sur le 1er tiers de la portée. Fissures verticales à mi-portée ou aux appuis. Les fissures verticales sont liées à un ferraillage insuffisant dans les zones les plus sollicitées : -En partie inférieure à mi-portée, -En partie supérieure (« chapeaux ») aux appuis. Les fissures à 45° (fissures d’effort tranchant) sont causées par un nombre insuffisant de cadres aux extrémités. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton L’origine de ces désordres peut être liée à une erreur de dimensionnement, à un défaut d’exécution (erreur dans le ferraillage, décoffrage prématuré) ou à une utilisation anormale (surcharge d’exploitation). Poutre Console (balcon) Nota : même en l’absence de rupture, les fissures formées peuvent favoriser d’autres pathologies dans la structure. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE 2. Les pathologies du béton Dégradation chimique du béton Une expertise qui fait la différence UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Réactions de gonflement interne : Réaction alcali-granulats Cette réaction se produit entre les alcalins de la solution interstitielle du béton et le silice ou les silicates de certains granulats. Elle entraîne la formation de gels expansifs qui provoquent des gonflements et une fissuration du béton. Pour que la réaction se produise, trois éléments sont nécessaires : -La présence en quantité suffisante de granulats réactifs (contenant de la silice amorphe ou incomplètement cristallisés, comme l’opale), -Une teneur en alcalins (sodium ou potassium) élevée dans la solution interstitielle, -Une humidité relative ambiante élevée (> 85 %). Des recommandations pour la prévention des risques liés à l’alcali-réaction ont été établies et sont désormais intégrées à la norme NF EN 206-1. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Réactions de gonflement interne : Réaction sulfatique interne (RSI) Dans le cas d’une élévation importante de température lors du coulage du béton (entre 70 & 90° C, par exemple dans des pièces massives) , l’ettringite primaire qui se forme initialement à partir des aluminates ne se forme pas ou se décompose puis, lors du refroidissement, de l’ettringite différée se forme. Dans un second temps, en présence d’humidité, cette ettringite précipite sous la forme de sels expansifs qui entraînent la fissuration et l’éclatement du béton. Des recommandations ont été établies pour limiter l’échauffement du béton, et pur contrôler la teneur en sulfates et en aluminates du béton. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Dégradations liées à l’environnement : Gel / Dégel – Action des sels Les effets constatés sont de deux types: -Eclatements consécutifs au gel à cœur du béton, -Ecaillage du béton par à proximité de la surface. Ces dégradations sont liées aux déplacements de l’eau dans les porosités du béton. Ce n’est pas l’expansion liée au gel (volume de la glace supérieur de 9 % à celui de l’eau) qui entraîne la fissuration, mais les phénomènes de pression osmotique entre les pores. Le phénomène est comparable en présence de sels de déverglaçage qui sont surtout à l’origine des écaillages superficiels (phénomène d’haloclastie). Là encore, le fait que les sels soient hygroscopiques (ils augmentent de volume en présence d’eau) n’est pas déterminant dans la survenue des fissurations. L’importance des désordres est directement imputable à la répétition des cycles gel- dégel ou humidification-séchage. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Dégradations liées à l’environnement : eaux et sols acides Les eaux naturelles sont agressives vis-à-vis du béton : le CO2 dissous qu’elle contiennent peut dissoudre la chaux du béton, puis les autres constituants de la phase liante. La dissolution de la phase liante entraîne une augmentation de la porosité du béton et on observe un aspect superficiel dégradé avec des coulures blanchâtres et un déchaussement des granulats, puis une décomposition du béton dans la phase ultime du phénomène. Les acides organiques ou minéraux ont un effet identique, mais beaucoup plus intense. Les sols acides (sols riches en matières organiques : tourbières, marécages) présentent les mêmes risques, surtout s’ils sont fortement humides. On se prémunit contre ces risques en utilisant des ciments pauvres en chaux. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Dégradations liées à l’environnement : attaques sulfatiques En présence de sulfates, de calcium et d’aluminates (apportés par les C3A du ciment), des sels expansifs (ettringite, thaumasite) précipitent dans les pores du béton et les fortes pression de cristallisation entraînent la fissuration du béton, voire sa destruction. Ettringite primaire (faciès en « oursins ») Forme normale Ettringite secondaire expansive Thaumasite expansive Formes pathologiques UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Dégradations liées à l’environnement : attaque bactérienne Ce phénomène se rencontre essentiellement dans les réseaux d’égouts et les stations d’épuration. Biotope aérobie : thiobacilles H2SO4, SO42- H2S Eaux résiduaires Biotope anaérobie : bactéries sulfato-réductrices UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Dégradations liées à l’environnement : milieu marin Facteurs physiques : Action des vagues (abrasion) et cycles humidification / séchage (absorption et évaporation de l’eau) Facteurs chimiques : - Formation de sels expansifs : sulfates, - Dissolution de la phase liante : échanges ioniques Ca2+ Mg2+ avec formation de brucite Mg(OH)2 et de silicates de magnésium hydratés M-S-H sans propriétés liantes. - Action des chlorures sur les armatures. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Dégradations liées à l’environnement : milieu marin On peut distinguer 3 zones distinctes dans les structures exposées à l’ambiance marine : - La zone immergée : les altérations sont modérées pour un béton compact (système saturé en eau). - La zone de marnage : il s’agit généralement de la zone la plus critique, en raison des effets cumulée mécaniques, physiques et chimiques (action mécanique des vagues, cycles humidification-séchage). -La zone émergée (éclaboussures et embruns) : le risque essentiel d’altération concerne principalement la corrosion des armatures en raison des chlorures. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton La corrosion des armatures : origines du phénomène La corrosion des armatures se produit en présence : d’eau d’oxygène Elle est favorisée par : le CO2 les chlorures La qualité d’exécution du béton est un facteur essentiel dans l’apparition des désordres : présence de fissures ségrégation du béton porosité importante enrobage des armatures UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton La corrosion des armatures : piqûres Corrosion chlorures Passivation incomplète UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton La corrosion des armatures : Carbonatation Dans le béton, l’acier se trouve dans un milieu de pH élevé, en situation de passivation. Toutefois, l’alcalinité du béton est progressivement neutralisée par le CO2 atmosphérique qui se combine avec la portlandite suivant la relation : Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O On parle de Carbonatation du béton. Ce phénomène entraîne une diminution du pH de la solution interstitielle qui passivait les armatures ; lorsque la zone carbonatée atteint le niveau des aciers, la corrosion peut alors s’amorcer. La vitesse de carbonatation obéit à la loi X = K et , avec x : épaisseur de béton et t : temps. La vitesse de carbonatation varie avec l’humidité de l’air ; elle est maximale pour une hygrométrie comprise entre 55 & 75 %. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton La corrosion des armatures : Enrobage des aciers L’enrobage des armatures est l’élément déterminant pour la durabilité du béton. À titre d’exemple, les règlements de construction (CCBA 68, BAEL, puis Eurocode 2) fixent cet enrobage entre 4 et 5 cm pour les bétons exposés à une ambiance marine. La pénétration de l’oxygène, de l’humidité ou des agents agressifs peut être favorisée par : Une composition incorrecte du béton (dosage insuffisant, mauvais rapport E/C) qui abaisse les caractéristiques mécaniques, favorise l’apparition de fissures et augmente la porosité, Une mauvaise mise en œuvre (ségrégations du béton) ou une cure insuffisante (formation de fissures). UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton La corrosion des armatures : Action des chlorures Les chlorures entraînent la dépassivation de l’acier, même pour un pH élevé. Ils ont donc tendance à favoriser l’initiation de la corrosion. Le taux de chlorures libres autorisé dans le béton était fixé à 0,65 % / poids de ciment. Il a été ramené à 0,4 % voire 0,2 % pour le béton précontraint. Cela correspond à un rapport [Cl-] / [OH-] = 0,6. La corrosion initiée par les chlorures présente généralement un caractère localisé (piqûration). UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton La corrosion des armatures : Fissuration et éclatements La rouille (oxyde de fer hydraté) présente un caractère expansif qui entraîne l’éclatement du béton. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton La corrosion des armatures : Corrosion en cellule occluse Dans un cas très particulier (milieu confiné, absence d’oxygène, teneur élevée en chlorures), la corrosion s’opère en cellule occluse et ne se traduit pas par la formation d’oxydes expansifs. Il se forme un constituant spécifique : la rouille verte, stable en l’absence d’oxygène. Il se produit une acidification importante du milieu et l’acier se dissous totalement sans aucun signe extérieur visible. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Milieu marin / sels de déverglaçage La corrosion des armatures : Synthèse Action mécanique CO2 SO2 Eau Porosité Oxygène Chlorures Dissolution des sels Fissures Dépassivation des armatures Oxydation des armatures Sels expansifs Rouille Délavage du liant Efflorescences Fissures Gel 1er stade : Fissures fines Efflorescences Traces de rouille 2e stade : Agrandissement des fissures Epaufrures sur les angles Gonflement des bétons Évolution de la dégradation du béton 3e stade : Eclatements Aciers fortement corrodés UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton La corrosion des armatures : Armatures de précontrainte Pour les aciers de précontrainte (fils ou torons) la combinaison des attaques corrosives et des contraintes de tension appliquées dans ces armatures entraînent une rupture par corrosion sous tension. Il s’agit d’une corrosion à caractère fissurant se développant à partir de piqûres superficielles des armatures et qui peut entraîner la rupture sans perte de matière significative. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Béton et Incendie : Le béton est incombustible et conduit relativement mal la chaleur. Il présente donc de bonnes propriétés isolantes pour un sinistre d’importance moyenne. Toutefois, si l’incendie se prolonge ou si la température est trop élevée, divers phénomènes peuvent se produire : Pertes des caractéristiques du liant, Dilatation des agrégats, entraînant la fissuration du béton, Diminution des caractéristiques des aciers. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Béton et Incendie : Liant : - Jusqu’à 300° C : évaporation de l’eau libre et de l’eau liée physiquement, - De 300 à 550° C : décomposition de la portlandite Ca(OH)2 CaO +H2O, - De 600 à 700° C : destruction des C-S-H et décohésion de la phase liante. La perte de résistance peut atteindre 20 % pour une température de 300 ° C. À partir de 900° C, le matériau est considéré comme détruit. Granulats : - À 573° C : point quartz – éclatement des granulats siliceux, - de 600 à 800° C : décohésion liant – granulats sous l’effet de la dilatation, - Au-delà de 700° C : décarbonatation des matériaux calcaires (CaCO3 CaO + CO2) UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 2. Les pathologies du béton Béton et Incendie : Armatures : - Jusqu’à 300° C : pas de modification sensible des caractéristiques, - De 300 à 550° C : baisse rapide des performances. À 550° C la limite élastique Re et le module d’Young E sont réduits de 50 %, - À partir de 700° C : modification structurale de l’acier – fusion vers 1450° C. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE 3. Les méthodes de contrôle Le diagnostic des phénomènes : Une expertise qui fait la différence UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE 3. Les méthodes de contrôle Les phases du diagnostic : 1. Inspection 2. Investigations – Sondages 3. Analyses en laboratoire 4. Rapport d’étude 5. Suivi dans le temps / Instrumentation 6. Rédaction d’un DCE 7. Suivi des travaux (ou éventuellement de la démolition) Une expertise qui fait la différence UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 3. Les méthodes de contrôle Nature des contrôles réalisés : Investigations in situ : - Armatures : enrobage, état de corrosion, prélèvements d’aciers. - Béton : carbonatation, résistance, prélèvements (carottages, poudre de béton). Investigations en laboratoire : - Armatures : identification (visuelle et par essais de traction). - Béton : analyses et essais physico-chimiques. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 3. Les méthodes de contrôle Recherche des armatures : Détection magnétique : Détection par radar : Objectifs : Localisation d’armatures, de câbles ou de conduits Mesure des épaisseurs des couches structurelles Détection de vides Caractéristiques : Limite de détection d’au moins 400 mm de profondeur Antenne 2,6 GHz UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 3. Les méthodes de contrôle Mesures électrochimiques : Mesures de résistivité dans le béton (sonde de Wenner) Mesures de potentiels Mesures de vitesse de corrosion UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 3. Les méthodes de contrôle Contrôles sur béton : Scléromètre : mesure la dureté superficielle du béton Estimation de Rc (NF EN 10250-2) Ausculteur sonique : mesure la vitesse du son dans le béton pour en évaluer la résistance (NF EN 10250-4) UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 3. Les méthodes de contrôle Analyses en laboratoire : Essais physiques : -Rc sur carottes, -Masse volumique, Porosité, -Granulométrie, -Essais au gel. Analyses chimiques : - Analyse complète, - Teneur et dosage en ciment, - Rapport E/C, - Teneur en agents agressifs (chlorures, sulfates, …) en fonction de la profondeur UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 3. Les méthodes de contrôle Autres examens : - Mesure de la profondeur de carbonatation sur échantillons de béton, par test à la phénolphtaléine, - Essais de traction sur armatures (vérification des caractéristiques mécaniques), - Examen microstructural au microscope électronique à balayage (MEB) Recherche de gels expansifs, Analyse de la phase liante UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 3. Les méthodes de contrôle Les résultats des investigations permettent de vérifier les points suivants : - Qualité des bétons mis en œuvre, - Carbonatation du béton, pénétration des agents agressifs, et situation des armatures par rapport à ces éléments, - Etat de corrosion des armatures dans le béton, À partir de ces éléments, et connaissant l’étendue et la gravité des désordres par rapport à la totalité de la structure étudiée, il est possible d’évaluer l’évolution probable des phénomènes et de définir les préconisations pour d’éventuels travaux de réparation. On peut également préconiser la mise en place d’une instrumentation (sur des fissures notamment) afin de suivre l’évolution des phénomènes dans le temps. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 4. Les procédés de réparation Méthodologies de réparation : Les travaux de réparation doivent être précédés par une préparation comprenant : - La purge des bétons dégradés, - Le traitement des armatures corrodées, leur remplacement éventuel ou l’ajout d’armatures supplémentaires, - Le nettoyage des surfaces. Trois modes de réparation peuvent être envisagés : - La restauration du béton par ragréage (petites surfaces), - La restauration du béton par bétonnage / béton projeté, - Le renforcement structural par ajout de béton et/ou d’armatures. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 4. Les procédés de réparation Le traitement des fissures : On envisagera quatre modes de réparation en fonction de l’évolution des fissures : - Le ragréage classique, - L’injection de la fissure au moyen d’un produit souple, - Le pontage de la fissure, - La transformation de la fissure en joint de dilatation. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence 4. Les procédés de réparation Modes de protection des armatures : Quatre possibilités peuvent être envisagées : - La purge des bétons dégradés et leur remplacement, avec éventuellement un traitement de protection des armatures (passivation) ; n’est praticable que si on peut éliminer en totalité les polluants du béton. - La mise en œuvre d’une protection cathodique. - La déchloruration des bétons, suivie de leur réalcalinisation. On extrait les chlorures par électrolyse avant d’apporter des ions OH-, -La mise en œuvre d’inhibiteurs de corrosion à la surface du béton qui vont diffuser en profondeur et passiver les armatures. UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE 4. Les procédés de réparation •PROTECTION CATHODIQUE : - Par anodes sacrificielles, - Par courant imposé. Une expertise qui fait la différence UNE EXPERTISE QUI FAIT LA DIFFÉRENCE Une expertise qui fait la différence Merci de votre attention !
