Durant sa vie, le béton peut être attaqué par divers agents physiques et chimiques  pathologies qui réduisent sa durée de vie Le béton est un matériau durable lorsqu'il est : BIEN FORMULÉ & BIEN MIS EN ŒUVRE

Un béton est d’autant plus durable qu’il résiste à la pénétration des agents corrosifs externes Perméabilité : déplacement d’un fluide sous l’effet d’un gradient de pression : d’après Poiseuille : m : viscosité dyn eau la perméabilité dépend de la taille des pores et leur interconnexion

La diffusivité ne dépend pas de la taille des pores Diffusivité : déplacement d’une espèce chimique à l’état moléculaire sous l’effet d’un gradient de concentration : Loi de Fick : Df : Coef de diffusion La diffusivité ne dépend pas de la taille des pores mais de leur interconnexion

Essai de diffusion des ions chlore

Attaque des eaux agressives: EAUX ACIDES: Risques de DISSOLUTION Eaux pures, eaux douces, pluies acides, eaux résiduaires, effluents industriels (agro-alimentaires, chimiques,....), marécages, sucre,.... EAUX sulfatées: Risques de GONFLEMENTS Égouts, sols gypseux, engrais ,.... EAU de mer: Risques combinés MgCl2, CO2, SO4Mg, SO4Ca,... + abrasion vagues + mouillage/séchage Océan Atlantique NaCl 26,9 g/l MgCl2 3,2 g/l MgSO4 2,2 g/l CaSO4 1,2 g/l CaCl2 0,6 g/l KHCO3 0,2 g/l

Mécanismes d’attaque de l’eau de mer :

Mécanismes d’attaque de l’eau de mer : ciment portlandite venant de l’hydratation des silicates venant de l’hydratation du C3A + Ca(OH)2 + C4AH13 ettringite C3A, 3SO4Ca, 32H2O brucite Mg(OH)2 chloro-aluminate de Ca hydraté C3A, CaCl2, 10H2O SO4Mg SO4Ca Cl2Mg Cl2Ca

Mécanismes d’attaque de l’eau de mer : A plus long terme ettringite + SiO2 (venant de la carbonatation des CSH) + CO2 CaCO3,CaSO4,CaSiO3,15H2O (thaumasite) Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + CO2 (calcite et aragonite) La calcite et l’aragonite se forment en surface et ralentissent la progression de l’attaque Mg(OH)2 + CO2 MgCO3 + H2O Mg attaque les CSH MSH qui n’ont pas de cohésion

Mécanismes d’attaque de l’eau de mer : Toutes ces attaques se font par: dissolution => augmentation de la porosité cristallisation avec augmentation du volume apparent => expansion => fissuration cristallisation avec manque de cohésion => désagrégation ce qui entraîne une baisse des résistances Les fissures facilitent la pénétration de l’eau de mer

Mécanismes d’attaque de l’eau de mer : Béton totalement immergé: attaque chimique telle que l’on vient de la décrire Béton en immersion alternée (marnage), il se produit en plus: actions mécaniques (vagues, courants marins, vent, …) => fissuration cycles de retrait par séchage et de gonflement par immersion montées par capillarité des sels dissous (chlorures, sulfates) => évaporation => cristallisation => expansion => fissuration C’est dans les zones d’immersion alternée que les détériorations du béton sont les plus importantes

montée capillaire des sels dissous Mécanismes d’attaque de l’eau de mer : montée capillaire des sels dissous migration des sels solubles évaporation avec précipitation des sels solubles expansion due aux sels retrait du à l’évaporation => fissuration zone d’immersion dans l’eau de mer

Digue du large du port de Cherbourg (M. REGOURD - 1978) + chloro-aluminate de calcium O CSH alvéolaire dû à la présence de chlore ettringite expansive Digue du large du port de Cherbourg (M. REGOURD - 1978) O

Digue du large du port de Cherbourg (M. REGOURD - 1978) grain feldspathique thaumasite

chloro-aluminate de calcium hydraté Coupe d’un béton attaqué à l’eau de mer calcite + aragonite brucite chloro-aluminate de Ca hydraté eau de mer CSH alvéolaire

Attaque sulfo-bactérienne d’une canalisation d’assainissement:

Remèdes aux attaques des eaux agressives:  rapport E/C (voir diagramme)  dosage ciment  C3A utiliser des ajouts minéraux: laitier, CV, FS utiliser des ciments spéciaux

Corrosion des armatures La carbonatation dépassive les armatures Ca(OH2) + CO2  CaCO3 + H2O  possibilités de CORROSION (Diag de Pourbaix) Immunité Passivité Corrosion

Corrosion des armatures

Corrosion des armatures : pile électrochimique à l’anode: Fe  Fe2+ + 2 e- à la cathode: H2O + 0,5 O2 + 2 e-  2 OH- Rouille

Volumes relatifs des produits d’oxydation du fer

Les chlorures diminuent la résistivité et accélèrent la dépassivation  Rouille

Protections contre la corrosion des aciers:  la perméabilité du béton:  E/C,  dosage ciment, ajouts minéraux, compactage, cure,...  épaisseur enrobage (voir tableau BAEL) éviter la fissuration du béton: limiter s acier , attention retraits,.. éviter la stagnation de l'eau Pour des milieux très agressifs: protection cathodique inhibiteurs de corrosion revêtement armatures: époxy, zinc,...

Protections contre la corrosion des aciers:

 Expansions, microfissurations et exsudation de gel Réactions alcalis-granulats  Expansions, microfissurations et exsudation de gel 3 conditions essentielles: Granulats avec phases minérales réactives: certains quartz, opales, feldspathes, calcédoines,... Alcalins (surtout K+, Na+) actifs des constituants du béton: Concentration  3 Kg/m3 Humidité: Hr  80%

Réactions alcalis-granulats Essais: Examen pétrographique des granulats Essais de gonflement sur mortier ou béton Essais chimiques Précautions: Pour ouvrages importants: Granulats non réactifs Études poussées au laboratoire Pour ouvrages conventionnels: Limiter les alcalins Utiliser ajouts minéraux Formulation particulière

Résistance au gel-dégel

Résistance au gel-dégel Les bulles d’air jouent le rôle de vases d’expansion lors de la transformation de l’eau en glace Utilisation auto d’un Adjuvant entraineur d’air

Comportement au feu Les bulles d’air jouent le rôle de vases d’expansion lors de la transformation de l’eau en glace

Comportement au feu Essai CSTB ½ heure 2 heures 4 heures

Exemple: Réparations Mosquée Hassan II