FASCICULES DE RECOMMANDATIONS LES ÉVOLUTIONS DU CONTEXTE NORMATIF ET RÉGLEMENTAIRE DES BÉTONS BETONS : DES PERFORMANCES POUR DE NOUVELLES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES FASCICULES DE RECOMMANDATIONS

CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS LA NORME NF P 18-011 CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS SOMMAIRE 1 OBJET 2 REFERENCES 3 GENERALITES 4 NOMENCLATURE DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS 5 CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS 6 MODE D’ACTION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS 6.1 Liquides 6.2 Gaz 6.3 Solides 7 RECOMMANDATIONS 7.1 Recommandations générales 7.2 Recommandations particulières 8 BIBLIOGRAPHIE

CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS LA NORME NF P 18-011 CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS Ce fascicule de documentation a pour objet : De définir les environnements agressifs les plus courants vis-à-vis des bétons armés et des bétons précontraints, De donner des recommandations pour la confection de bétons résistant aux environnements agressifs. Il fournit les informations de base pour le choix des mesures préventives, pour la confection du béton afin de lui assurer une bonne durabilité. Il précise aussi les modes d’action des environnements agressifs.

CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS LA NORME NF P 18-011 CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS 3 NIVEAUX DE PROTECTION Niveaux de protection Mesures de protection Niveau 1 Pas de mesures de protection particulières. Béton confectionné suivant les règles de l’art. Niveau 2 Adaptation de la composition et de la mise en œuvre aux conditions du milieu Niveau 3 Nécessité d’une protection externe (enduits, peintures) ou interne (imprégnation) pouvant dans certains cas s’ajouter aux prescriptions du niveau 2

CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS LA NORME NF P 18-011 CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS CLASSES D’AGRESSIVITE Environnement Symbole Mesures de protection Niveau de protection Faiblement agressif A1 Pas de mesures particulières. Le béton fabriqué suivant les règles de l’art doit être compact par ses qualités intrinsèques. 1 Moyennement agressif A2 Adaptation de la composition et de la mise en œuvre aux conditions du milieu (dosage en ciment, catégorie de ciment, E/C, cure, adjuvants). 2 Fortement agressif A3 Adaptation de la composition et de la mise en œuvre aux conditions du milieu avec action spécifique sur la nature et le dosage en ciment, le rapport E/C. Très fortement agressif A4 Nécessité d’une protection externe (enduits, peintures) ou interne (imprégnation). 3 NOTA : La norme définit le degré d’agressivité des solutions et des sols les plus courants.

CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS LA NORME NF P 18-011 CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS MILIEUX GAZEUX : gaz, vapeurs, SO2, H2S, CO2 MILIEUX LIQUIDES : eaux douces, eaux de mer, solutions salines, (sulfates, chlorures, sulfures, carbonates…), solutions acides, solutions basiques, eaux résiduaires, huile, pétrole, solvants MILIEUX SOLIDES : sols, produits de stockage L’agressivité du milieu dépend de nombreux caractères : Concentration de l’agent agressif / humidité relative / température Cycles de températures ou d’humidité / séchage…

LA NORME NF P 18-011 CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS RECOMMANDATIONS Niveau d’agressivité A1 Faiblement agressif A2 Moyennement agressif A3 Fortement agressif A4 Très fortement agressif Dosage minimal en ciment (kg/m3)  E/C  0,55  0,50 Type de ciment si le milieu contient des sulfates CEM I / PM CEM II / PM CEM III / A et B CEM IV / C CEM V / A et B CEM I avec C3A  5% Certains CEM II / A et B avec C3A  5 % CEM III C Ciments alumineux Idem A3 + protection supplémentaire Type de ciment si milieux acides Teneur réduite en C3A et C3S certains CEM II Teneur réduite en C3A et C3S certains CEM II, CEM V CEM III / A, B et C CEM III / A et B avec laitier  60 % CEM V / A et B avec CaO du ciment < à 50 % Idem A3 + protection supplémentaire Tableau extrait de la norme P 18-011 adapté avec la désignation des ciments de la norme NF EN 197-1. NOTA : D : dimension maximale des granulats CEM II avec ajouts de laitiers, cendres volantes 700 5D Éventuellement 550 5D 700 5D

LA NORME NF P 18-011 CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS AGRESSIFS RECOMMANDATIONS – BETONS EN SITE MARITIME Conditions d’exploitation Immersion complète dans l’eau de mer Zones de marnage et d’aspersion Dosage minimal en ciment (kg/m3) E/C  0,55  0,50 Type de ciment CEM I avec C3A < à 10% CEM II A et B clinker avec C3A < à 10% CEM III A et B ou C CEM V A et B ciments alumineux CEM I avec C3A < 5% CEM III A et B avec laitier > à 60% CEM III C 700 5D 700 5D

RECOMMANDATIONS POUR LA DURABILITE DES BÉTONS hgdhdjdsjgsj

SOMMAIRE NOTION DE DURABILITE DES BETONS ET DE DUREE DE SERVICE DES OUVRAGES DURABILITE DES BETONS VIS-A-VIS DES EAUX AGRESSIVES DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES DE GONFLEMENT INTERNE SULFATIQUE DURABILITE DES BETONS EN SITE MARITIME

NOTION DE DURABILITE DES BETONS ET DE DUREE DE SERVICE DES OUVRAGES La durabilité d’un ouvrage caractérise sa capacité à conserver les fonctions d’usage pour lequel il a été conçu (fonctionnement structurel, sécurité, confort des usagers) et à maintenir son niveau de fiabilité et son aspect, dans son environnement avec des frais de maintenance et d’entretien aussi réduits que possible (mise en service d’une maintenance préventive) Un ouvrage doit résister aux charges auxquelles il est soumis mais aussi aux actions diverses telles que le vent, la pluie, le froid, la chaleur, le milieu ambiant … mais aussi conserver son esthétisme. Il doit satisfaire les besoins des utilisateurs au cours du temps.

NOTION DE DURABILITE DES BETONS ET DE DUREE DE SERVICE DES OUVRAGES La durabilité du maintien de ses fonctions doit être assortie d’une durée, temps minimal pour lequel l’ouvrage est conçu, qui est appelé LA DURÉE DE SERVICE DE L’OUVRAGE. Prescrire un béton durable nécessite d’apprécier dès sa conception l’ensemble des contraintes environnementales et des agressions potentielles qu’il aura à subir pendant toute sa durée de service en respectant et en mettant en œuvre les recommandations en vigueur.

NOTION DE DURABILITE DES BETONS ET DE DUREE DE SERVICE DES OUVRAGES Il est possible désormais de définir des objectifs de durabilité et de choisir avec précision les caractéristiques du béton en fonction de l’agressivité du milieu dans lequel se trouve l’ouvrage (à chaque classe d’exposition correspondant des performances mécaniques minimales pour le béton) et d’optimiser ses caractéristiques afin de les adapter à la durée de service souhaitée.

DURABILITE DES BETONS VIS-A-VIS DES EAUX AGRESSIVES DOCUMENT DE REFERENCE : fascicule de documentation P18-011 Le fascicule de documentation P 18-011 (bétons : classification des Environnements agressifs – juin 1992) fournit des recommandations complémentaires aux exigences de la norme NF EN 206-1 pour les bétons soumis à des environnements chimiques agressifs. Il recommande en particulier des mesures préventives pour la formulation des bétons (type de ciment, dosage minimal en ciment, valeur maximale du rapport E/C) afin d’assurer leur durabilité. Il définit des mesures de protection pour les ouvrages en fonction des conditions environnementales agressives auxquelles ils sont soumis.

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Les dégradations par le gel/dégel : mécanisme GEL PUR ou GEL INTERNE : Température du béton < -3°C Gel de l’eau présente dans la porosité du béton Eau liquide Glace = Augmentation de volume (+9%) pression hydraulique (ph) Si ph > Rt béton fissuration du béton dans la masse

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Les dégradations par le gel/dégel : mécanisme ECAILLAGE : Sels déverglaçage diffusion des sels dans le milieu interstitiel de la peau du béton et gel de l’eau pure Équilibre concentration pression osmotique (po) Si po > Rt béton fissuration du béton de peau NB : les chocs thermiques lors de l’application de sels sur film de glace amplifient les phénomènes

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE DOCUMENT DE REFERENCE : Guide LCPC 2003 « Recommandations pour la durabilité des bétons soumis au gel » Ce fascicule fixe les recommandations de niveau national spécifiques à l’élaboration des bétons traditionnels, des bétons à hautes performances et des bétons à technologie particulière : béton à démoulage immédiat (bétons fabriqués en usine de préfabrication avec ou sans entraîneur d’air), bétons moulés sur site avec machine à coffrage glissant, bétons projetés.

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Les recommandations concernent les bétons réalisés sur chantier, en usines de préfabrication, et en centrales de béton prêt à l’emploi pour les ouvrages relevant du domaine du GENIE CIVIL et soumis au GEL PUR ou GEL en présence de SELS de DEVERGLAÇAGE.

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE GUIDE LCPC – 2003 « RECOMMANDATIONS POUR LA DURABILITE DES BETONS DURCIS SOUMIS AU GEL » Nota : NF EN 206-1 (NA 5.3.1) : En France, le prescripteur doit appliquer les dispositions des « Recommandations » pour les ouvrages de génie civil relevant des marchés publics de travaux

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Principe de la Démarche préventive 1. En fonction de l’Intensité de Salage et de l’Intensité de Gel, déterminer le type de béton. 2. Vérifier que la formulation de béton prévue est satisfaisante.

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE NIVEAUX DE GEL GEL FAIBLE : moins de 3 jours/an avec une température <-5°C Gel faible ou modéré XF1 (sans agent de déverglaçage) XF2 (avec agent de déverglaçage) GEL SÉVÈRE : plus de 10 jours/an avec une température <-10°C Gel sévère XF3 (sans agent de déverglaçage) XF4 (avec agent de déverglaçage) GEL MODÉRÉ : dans les autres cas

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE CARTE DE GEL (CF. norme NF EN 206-1) Nota : La sévérité potentielle des dégradations dépend du nombre de cycles de gel-dégel, de la durée du gel (maintien prolongé du béton à de basses températures), de la température minimale atteinte et de la vitesse de chute de la température

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Détermination du type de béton : Les niveaux de gel Carte de gel Gel faible ou modéré Gel modéré ou sévère Gel sévère

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE NIVEAUX DE SALAGE Les niveaux de salage sont définis par référence à la carte des zones de rigueur hivernale Hi (SETRA de novembre 1994 «Aide à l’élaboration du dossier d’organisation de la viabilité hivernale »). n = nombre de jours de salage - salage peu fréquent n < 10 H1 - salage fréquent 10 < n < 30 H2 - salage très fréquent n ≥ 30 H3 et H4

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Détermination du type de béton : les niveaux de salage Carte de salage H1 : salage peu fréquent H2 : salage fréquent H3 et H4 : salage très fréquent

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE 4 TYPES DE BETON : 1. béton adapté (XF1) 2. béton adapté avec teneur en air minimale = 4 % ou essais de performance (XF2) 3. bétons résistant au gel pur : béton G (XF3) 4. bétons résistant au gel en présence de sels de déverglaçage : béton G + S (XF2 ou XF4)

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE 4 TYPES DE BETON : FONCTION DU TYPE DE SALAGE ET DU TYPE DE GEL Choix du type de bétons Type de gel Modéré Sévère Type de salage Peu fréquent Béton adapté (1) Béton G Fréquent Béton adapté avec (1) teneur en air minimale = 4 % ou essais de performance Béton G + S Très fréquent NOTA : (1) BÉTON ADAPTE : béton conforme à la NF EN 206-1 et possédant une bonne compacité. Seuls les bétons correspondants aux cases vertes font l’objet de prescriptions particulières

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Vérification de la formule de béton (G ou G+S) Formulation : obligatoirement avec entraîneur d’air pour les bétons traditionnels (Rc < 50 MPa) et non obligatoire pour les BHP (Rc > 50 MPa) Spécifications sur les constituants : granulats de catégorie A au sens de la norme granulats XP P 18-540 chapitre 10 exigences complémentaires : - sur le sable : friabilité, propreté, module de finesse - sur les gravillons : coefficient d’absorption d’eau Ab ≤ 1,2%.

Vérification de la formule de béton (G ou G+S) DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Vérification de la formule de béton (G ou G+S) Spécifications sur les constituants (suite) : Ciments : bétons G : CEM I ou CEM II/A et B sauf cendres volantes (CV) Bétons G+S : CEM I ou CEM II/A PM ou ES Dosage minimal (fasc. 65A) : 385 kg/m3 Additions en substitution du ciment : dosage maximal (avec CEM I obligatoirement) Fumées de silice : 10% (du poids de ciment) Laitiers moulus : 20 à 30% Additions calcaires : 15% CV interdites.

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Vérification de la formule de béton (G ou G+S) Cas du Béton traditionnel : Rc < 50 MPa Béton G : caractéristiques exigées Rapport E/C < 0,5 Résistance à la compression fc28 ≥ 30 MPa Facteur d’espacement du réseau de bulles d’air (norme ASTM C 457) inférieur ou égal à 250 μm (étude et convenance). Béton G+S : caractéristiques exigées Rapport E/C < 0,45 Résistance à la compression fc28 ≥ 35 MPa Facteur d’espacement du réseau de bulles d’air inférieur ou égal à 200 μm (étude et convenance) Écaillage (XP P18-420) ≤ 600 g/m² (étude et en convenance).

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Vérification de la formule de béton (G ou G+S) Cas du BHP : Rc > 50 MPa Béton G (avec agent entraîneur d’air) : caractéristiques exigées Facteur d’espacement du réseau de bulles d’air (norme ASTM C 457) inférieur ou égal à 250 μm (étude et convenance). Béton G (sans ou peu d’agent entraîneur d’air) : caractéristiques exigées Mesure de l’allongement (norme P 18-424 ou P 18-425) inférieur ou égal à 400 μm/m (étude et convenance), Rapport du carré des fréquences de résonance supérieur ou égal à 75 (étude et convenance)

DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Vérification de la formule de béton (G ou G+S) Cas du BHP : Rc > 50 MPa Béton G+S (avec agent entraîneur d’air) : caractéristiques exigées Facteur d’espacement du réseau de bulles d’air (norme ASTM C 457) inférieur ou égal à 200 μm (étude et convenance), Écaillage (XP P18-420) ≤ 600 g/m² (étude et en convenance). Béton G+S (sans ou peu d’agent entraîneur d’air) : caractéristiques exigées Mesure de l’allongement (norme P 18-424 ou P 18-425) inférieur ou égal à 400 μm/m (étude et convenance), Rapport du carré des fréquences de résonance supérieur ou égal à 75 (étude et convenance),

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION alcali-réaction = ensemble de réactions chimiques dans lesquelles interviennent : • certaines formes de SILICE ou de silicates, pouvant être présentes dans les granulats ; • et les ALCALINS actifs des constituants du béton.   En présence d'EAU et en l'absence de précautions particulières, ces réactions peuvent conduire à des désordres.

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION PRINCIPE DE LA DEMARCHE PREVENTIVE Le principe de la démarche préventive consiste à ne pas se retrouver dans une situation dans laquelle sont présentes simultanément les trois conditions nécessaires à l’amorçage de la réaction. Il convient donc d’éviter la conjonction des trois facteurs EAU (condition d’humidité relative supérieure à 80-85 %) / ALCALINS (concentration en alcalins solubles élevée dans la solution interstitielle) / SILICE REACTIVE (présence de granulats réactifs). Les mesures de prévention consistent en fonction de l’environnement (classe d’exposition) et du type d’ouvrage, à déterminer le niveau de prévention à atteindre (niveau de risque acceptable), puis compte tenu de cette approche à vérifier que la formulation prévue pour le béton est satisfaisante.

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION DOCUMENT DE REFERENCE GUIDE LCPC – 1994 « RECOMMANDATIONS POUR LA PREVENTION DES DESORDRES DUS A L’ALCALI-REACTION »

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION DETERMINATION DU NIVEAU DE PREVENTION TYPES D’OUVRAGES CLASSES D’EXPOSITION Type I Risque d’apparition des désordres faibles ou acceptables - éléments non porteurs Classe 1 : environnement sec ou peu humide (hygrométrie inférieure à 80 %) Classe 2 : environnement avec hygrométrie supérieure à 80 % ou en contact avec l’eau Classe 3 : environnement avec hygrométrie supérieure à 80 % et avec gel et fondants Classe 4 : environnement marin Type II Risques d’apparition des désordres peu tolérables - la plupart des ouvrages de génie civil Type III Risques d’apparition des désordres inacceptables - Ponts ou ouvrages exceptionnels

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION NIVEAU DE PREVENTION : 3 niveaux de préventions A, B, C Classe d’exposition Type d’ouvrage 1 2 3 4 I A II B III C NOTA: le choix du niveau de prévention est du ressort du PRESCRIPTEUR (art. 5.2.3.4 NF EN 206-1) RECOMMANDATIONS : Niveau A : pas de spécifications particulières Niveau B : six possibilités d’acceptation de la formule béton Niveau C : granulats non réactifs (granulats PRP sous condition, granulats PR avec étude)

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION Qualification des granulats 3 types : détermination selon FD P 18-542 et XP P 18-594 (fév. 2004) Granulats Non réactifs (NR)   granulats pour bétons hydrauliques qui ne conduiront jamais à des désordres par alcali-réaction. Granulats Potentiellement Réactifs (PR) granulats susceptibles, dans certaines conditions, de conduire à des désordres par alcali-réaction. Granulats Potentiellement Réactifs à effet de Pessimum (PRP)   granulats qui, bien que riches en silice réactive, peuvent être mis en oeuvre sans risque de désordres en respectant certaines conditions d’utilisation.

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION Vérification de la formule de béton (1/2) Niveau A : pas de spécification particulière Niveau B : La formule de béton doit satisfaire UNE des conditions suivantes: Tous les Granulats NR (Ch4 des recommandations) Bilan des alcalins < 3,5 kg/m3 (Ch5) Essai de performance sur béton (NF P 18-454) (Ch6) Références d’emploi (Ch7) Additions minérales inhibitrices en proportions suffisantes (Ch8) Conditions particulières aux granulats PRP (Ch9)

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION Vérification de la formule de béton (2/2) Niveau C : Tous les Granulats NR Granulats PRP si conditions particulières respectées (Ch9) Granulats PR si étude approfondie de la formule (Ch6)

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES DE GONFLEMENT INTERNE SULFATIQUE Il n’y a pas à ce jour de documents synthétisant les recommandations à mettre en œuvre pour éviter les phénomènes de gonflement interne sulfatique. De nombreuses recherches sont en cours aussi bien au sein du réseau des laboratoires de l’équipement que dans les centres de recherches de l’industrie cimentière. Ces études visent à mettre au point et valider des principes de prévention à mettre en œuvre.

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES DE GONFLEMENT INTERNE SULFATIQUE Les experts du LCPC en partenariat avec ceux de l’ATILH et du CERIB et la participation des principaux laboratoires travaillent actuellement à la mise au point d’un test de performance accéléré sur béton permettant d’évaluer la durabilité des couples «formule de béton et cycle thermique » vis-à-vis de la formation d’ettringite différée qui soit représentatif des phénomènes observés dans des cas réels et adaptés aux conditions d’exécution et à la rédaction d’un guide de prévention. Cet essai permettra de valider une formulation de béton et de déterminer sa réactivité potentielle à la formation de gonflement interne sulfatique et les combinaisons de paramètres admissibles pour éviter le phénomène.

PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES DE GONFLEMENT INTERNE Guide méthodologique pour la gestion des ouvrages atteints de Réaction de Gonflement Interne (RGI) Alcali-réaction Réaction Sulfatique Interne

DURABILITE DES BETONS EN SITE MARITIME Le fascicule de documentation P 18-011 (juin 1992) fournit des recommandations complémentaires aux exigences de la norme NF EN 206-1 pour les bétons soumis à l’action de l’eau de mer et précise le mode d’action de l’eau de mer sur le béton. Il recommande des mesures préventives pour la formulation des bétons en milieux marin (dosage minimal en ciment, type de ciment, valeur maximale du rapport E/C, …)