Présentation générale SESSION 4.1 Présentation générale

Introduction Spécifications complémentaires à la norme NF EN 206-1 Où se trouvent-elles ? Dans des fascicules de documentation et des guides de recommandations Contenu Durabilité du béton face à des agressions et des attaques spécifiques Moyens d’éviter les risques de pathologie Spécifications complémentaires à la norme NF EN 206-1 Où se trouvent-elles ? Dans des fascicules de documentation et des guides recommandations Contenu Durabilité du béton à des agressions et des attaques spécifiques Moyens d’éviter les risques de pathologie Programme de cette session Résumé des documents relatifs : Au gel/dégel À l’alcali réaction À la réaction sulfatique interne

Introduction Documents concernés Fascicule de documentation FD P 18-011 “Classification des environnements chimiquement agressifs” Fascicules de recommandation du LCPC “Recommandations pour la durabilité des bétons durcis soumis au gel” “Recommandations pour la prévention des désordres dus à l’alcali réaction” “Recommandations pour la prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne” FASCICULE DE DOCUMENTATION FD P 18-011 : CLASSIFICATION DES ENVIRONNEMENTS CHIMIQUEMENT AGRESSIFS, RECOMMANDATION POUR LA DURABILITE DES BETONS DURCIS SOUMIS AU GEL, RECOMMANDATION POUR LA PREVENTION DES DESORDRES DUS A L’ALCALI REACTION, RECOMMANDATION POUR LA PREVENTION DES DESORDRES LIES AUX REACTIONS SULFATIQUES INTERNES.

Sommaire Durabilité des bétons et durée d’utilisation des ouvrages Principales agressions des bétons Fascicule de documentation FD P 18-011 Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage SOMMAIRE Notion de durabilité et durée d’utilisation des ouvrages Principales agressions des bétons Fascicule de documentation FD P 18-011 Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage Prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction Prévention des désordres dus à la Réaction Sulfatique Interne Prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction Prévention des désordres dus à la réaction sulfatique Interne

Durabilité des bétons et durée d’utilisation des ouvrages Durabilité d’un ouvrage Caractérise sa capacité : À conserver les fonctions d’usage pour lequel il a été conçu À maintenir son niveau de fiabilité et son aspect (avec maintenance préventive) dans son environnement Vocation d’un ouvrage en béton : Résister aux charges auxquelles il est soumis Résister aux actions diverses : vent, pluie, froid, chaleur, milieu ambiant … Conserver son esthétisme Satisfaire les besoins des utilisateurs au cours du temps Notion de durabilité des bétons et de durée d’utilisation 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.

Durabilité des bétons et durée d’utilisation des ouvrages Prescription d’un béton durable Dès sa conception  nécessité d’apprécier les contraintes environnementales et agressions potentielles qu’il aura à subir pendant sa durée d’utilisation Durée d’utilisation des ouvrages Bâtiments : 50 ans Structure de génie civil : 100 ans Notion de durabilité des bétons et de durée d’utilisation 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 d’utilisation 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 d’utilisation en respectant et en mettant en œuvre les recommandations en vigueur. Durée d’utilisation : bâtiments : 50 ans structure de génie civil : 100 ans

Durabilité des bétons et durée d’utilisation des ouvrages Principales étapes pour la prescription des bétons Définir des objectifs de durabilité Choisir les caractéristiques du béton en fonction de l’agressivité du milieu dans lequel se trouve l’ouvrage Optimiser ces caractéristiques en les adaptant à la durée d’utilisation souhaitée Spécifications des bétons (fixées par prescripteur) doivent prendre en compte : - les agressions liées à la carbonatation et à la pénétration des chlorures - la prévention des désordres dus aux gonflements internes du béton - les attaques du gel en présence de sels de deverglaçage - les agressions chimiques Notion de durabilité des bétons et de durée d’utilisation 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 d’utilisation souhaitée. La définition et les spécifications des bétons sont fixées par le prescripteur. Elles doivent en particulier prendre en compte : les agressions liées à la carbonatation et à la pénétration des chlorures la prévention des désordres dûs aux gonflements internes du béton (alcali-réaction et réaction sulfatique interne) - les attaques du gel en présence de sel de deverglaçage les agressions chimiques

Principales agressions des bétons Carbonatation Pénétration du CO2 de l’air par le réseau poreux du béton Réaction chimique avec la portlandite Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 + CO2 + H2O  CaCo3+ 2H2O Baisse du pH de 13 à 9 Dépassivation des armatures Initiation du phénomène de corrosion Nota - Vitesse de progression du front de carbonatation fonction de √ temps Principales agressions des bétons La carbonatation Le CO2 présent dans l’air pénètre dans le béton par le réseau poreux et, enprésence d’eau dans les pores, abaisse le pH (initialement de 13) de la solution interstitielle du béton à 9 par réaction chimique avec la portlandite (Ca(OH)2) Ca(OH)2 + CO2 + H2O  CaCo3 + 2H2O Les armatures initialement protégées par une couche d’oxyde de fer sont alors dépassivées et le phénomène de corrosion s’initie. Nota - vitesse de progression du front de carbonatation = √ temps Béton carbonaté

Principales agressions des bétons Action des chlorures Pénétration du chlorure dans le béton : - par diffusion en milieu saturé - par absorption capillaire : béton soumis à des cycles d’humidification-séchage Initiation du phénomène de corrosion Chlorures libres (solubles dans l’eau)  rôle actif dans la corrosion des armatures Seuil critique [Cl- libres] critique = 0,4 % par rapport à la masse de ciment Quand [Cl- libres] > [Cl- libres] critique au voisinage des armatures  début du phénomène LA PÉNÉTRATION DES CHLORURES Les chlorures pénètrent dans le béton par diffusion en milieu saturé ou par absorption capillaire lorsque le béton est soumis à des cycles d’humidification-séchage et initient la corrosion des armatures seuls les chlorures libres (solubles dans l’eau) jouent un rôle actif dans le processus de corrosion des armatures seuil critique [Cl- libres] critique = 0,4% par rapport à la masse de ciment, lorsque [Cl- libres] > [Cl- libres] critique au voisinage des armatures, le phénomène de corrosion s’initie. Exemple pour les chlorures marins

Principales agressions des bétons Effets du gel Principaux facteurs Porosité du béton Taille et distribution des pores Rapport entre quantité d’eau gelable et volume disponible pour son expansion Principales agressions des bétons Les effets du gel Les facteurs : La porosité du béton Taille et distribution des pores Rapport entre la quantité d’eau gelable et le volume effectivement disponible pour son expansion La transformation de la glace en eau L’influence du régime de gel Transformation de la glace en eau Influence du régime de gel

Principales agressions des bétons Effets du gel 2 types de dégradations Gel interne : dans la masse - Fissuration interne - Gonflement du béton Ecaillage : en surface Eclatement superficiel sous forme d’écailles Les effets du gel Deux types de dégradations : Le gel interne : dans la masse Fissuration interne Gonflement du béton L’écaillage : en surface Eclatement superficiel de la surface du béton exposée aux sels de déverglaçage, sous forme d’écailles

Principales agressions des bétons Gel pur ou gel interne Température du béton < - 3°C  gel de l’eau présente dans la porosité du béton Eau liquide  glace = + 9 % volume  pression hydraulique (ph) Si ph > Rt béton  fissuration du béton dans la masse Principales agressions des bétons 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

Principales agressions des bétons Effets du gel Ecaillage Sels déverglaçage  Se diffusent dans le milieu interstitiel de la peau du béton  Gel de l’eau pure Équilibre concentration  pression osmotique (po) Si po > Rt béton  fissuration du béton de peau Nota - Chocs thermiques des sels sur film de glace  amplification du phénomène

Principales agressions des bétons Alcali-réaction Ensemble de réactions chimiques entre silice ou silicates (dans granulats) et alcalins actifs des constituants du béton Si présence d'eau et absence de précautions  désordres (gel gonflant) Description des désordres Faïençage : maillage de 20 à 50 mm - quelques cm de profondeur Fissuration en réseau : 30 à 40 cm de longueur - profondeur > 10 cm Faïençage Fissuration en réseau Principales agressions des bétons L’alcali-reaction Phénomène : 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. (formation d’un gel gonflant) Description des désordres Fissuration en réseau et faïençage : faïençage : maillage de 20 à 50 mm et quelques centimètres de profondeur Réseau de fissures : 30 à 40 cm de longueur et profondeur supérieure à 10 cm

Principales agressions des bétons Réaction Sulfatique Interne (RSI) Réaction entre ions sulfates de la solution interstitielle du béton et aluminates du ciment en présence d’eau (ou humidité) Formation différée d’ettringite (DEF) Propriété gonflante : détérioration interne du matériau Description des désordres Fissuration multidirectionnelle = maille assez large de 10 à 30 cm Désordres assez similaires à l’alcali-réaction Paramètres Température maximale et durée du maintien pendant prise et durcissement béton Pièces critiques Ettringite Principales agressions des bétons La réaction sulfatique interne : RSI Phénomène : Réaction entre ions sulfates de la solution interstitielle du béton et les aluminates du ciment en présence d’eau (ou humidité) Formation différée d’ettringite Propriété gonflante : détérioration interne du matériau Description des désordres : fissuration multidirectionnelle à maille assez large de 10 à 30 cm désordres assez similaires à l’alcali-réaction Paramètres : Température maximale et durée du maintien lors de la prise et du durcissement du béton Pièces critiques

Fascicule de documentation FD P 18-011 « Définition et classification des environnements chimiquement agressifs : recommandations par la formulation des bétons » Décembre 2009 Définit les environnements chimiquement agressifs pour bétons armés et précontraints : milieux liquides/ milieux gazeux/ milieux solides Décrit les modes d’actions des environnements chimiquement agressifs : eaux pures/ solutions acides, basiques, salines / eaux de mer… Définit les classes d’agressivité chimiques : XA1 / XA2 / XA3 Fournit des recommandations : choix ciments et additions, formulation et fabrication des bétons Fascicule FD P 18-011 = complémentaire de la norme NF EN 206-1 Fascicule de documentation FD P 18-011 Le fascicule de documentation FD P 18-011 « Définition et classification des environnements chimiquement agressifs : Recommandations pour la formulation des bétons » : Définit les environnements chimiquement agressifs pour les bétons armés et précontraints, milieux liquides/ milieux gazeux/ milieux solides Décrit les modes d’actions des environnements chimiquement agressifs, eaux pures/ solutions acides/ solutions basiques/ solutions salines eaux de mer… Définit les classes d’agressivité chimiques : XA1 / XA2 / XA3, Fournit des recommandations pour le choix des ciments, des additions et pour la formulation et la fabrication des bétons. Il est complémentaire de la norme NF EN 206-1

Fascicule de documentation FD P 18-011 Exemple de recommandations pour le choix du ciment Milieu contenant des sulfates (sols) CLASSE D’EXPOSITION CHOIX DU CIMENT XA1 Pas de recommandations particulières XA2 Ciment conforme à la norme NF P 15-317 (PM) ou NF P 15-319 (ES) XA3 Ciment conforme à la norme NF P 15-319 (ES) Autres exemples Milieu contenant du sulfates (solutions) Milieu acide Eaux pures

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage Type de bétons concernés Bétons traditionnels Bétons à Hautes Performances Bétons à technologie particulière : bétons à démoulage immédiat, moulés sur site avec machine à coffrage glissant, projetés Applications Pour bétons = sur chantier, en usines de préfabrication et en centrales BPE Pour ouvrages de Génie civil soumis au gel pur ou gel avec sels de déverglaçage DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE 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. 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. Les recommandations renforcent les prescriptions de la norme NF EN 206-1 pour les classes d’exposition XF

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage GUIDE LCPC – 2003 « Recommandations pour la durabilité des bétons durcis soumis au gel » 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 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

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage Objectifs des recommandations Prescriptions de moyens Caractéristiques des constituants et formulation du béton - E/C et dosage en ciment (pour une bonne compacité) - emploi d’un entraîneur d’air Prescriptions d’objectifs de résultats Caractéristiques de résistance : - Mécanique - Au gel interne - À l’écaillage Prescriptions concernant : - Fabrication et mise en œuvre du béton - Dispositions constructives DURABILITE DES BETONS SOUMIS AU GEL ET AUX SELS DE DEVERGLACAGE Ces recommandations portent sur des : prescriptions de moyens : caractéristiques des constituants et formulation du béton (E/C et dosage en ciment pour une bonne compacité, emploi d’un entraîneur d’air pour créer un réseau de bulles d’air adapté) prescriptions d’objectifs de résultats : caractéristiques de résistance mécanique, de résistance au gel interne (facteur d’espacement ou essai de performance) et de résistance à l’écaillage. prescriptions concernant la fabrication et la mise en œuvre du béton ainsi que les dispositions constructives.

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage Démarche préventive En fonction de l’intensité de salage et de l’intensité du gel : Déterminer le type de béton Vérifier que la formulation de béton est satisfaisante : Spécifications sur les constituants : granulats, ciment, additions Spécifications sur les bétons : Rc < 50 MPa / Rc > 50 MPa Nota - La sévérité potentielle des dégradations dépend : - du nombre de cycles de gel-dégel - de la durée du gel - de la température minimale atteinte - de la vitesse de chute de la température Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de deverglacage PRINCIPE DE LA DÉMARCHE PRÉVENTIVE En fonction de l’Intensité de Salage et de l’Intensité de Gel, déterminerle type de béton. Vérifier que la formulation de béton prévue est satisfaisante. Spécifications sur les constituants :granulats, ciment , additions Spécifications sur les bétons : Rc < 50 MPa / Rc > 50 Mpa 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.

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage Intensité du gel GEL FAIBLE : Moins de 3 jours/an avec température < - 5°C GEL SÉVÈRE : Plus de 10 jours/an avec température < - 10°C GEL MODÉRÉ : Dans les autres cas NIVEAUX DE GEL CLASSES D’EXPOSITION Gel faible ou modéré XF1 (sans agent de déverglaçage) XF2 (avec agent de déverglaçage) Gel sévère XF3 (sans agent de déverglaçage) XF4 (avec agent de déverglaçage)

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage Niveaux de gel Carte de gel NA.4.1 NF EN 206-1

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage Niveaux de salage Définis par référence à la carte des zones de rigueur hivernale Hi Source : SÉTRA - 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 Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de deverglacage Détermination du type de béton : Les 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 Carte de salage Guide SETRA

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage 4 types de bétons Béton adapté (XF1) Béton adapté avec teneur en air minimale = 4 % ou essais de performance (XF2) Bétons résistant au gel pur : bétons G (XF3) Bétons résistant au gel en présence de sels de déverglaçage : bétons G + S (XF2 ou XF4) Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de deverglacage 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)

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage 4 types de bétons : fonction des types de salage et 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(1) avec teneur en air minimale = 4 % ou essais de performance Béton G + S Très fréquent Béton adapté : béton conforme à la norme NF EN 206-1 et possédant une bonne compacité Cases teintées = prescriptions particulières

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage Vérification de la formule de béton (G ou G+S) Formulations Bétons traditionnels = entraîneur d’air obligatoire (Rc < 50 MPa) BHP = entraîneur d’air non obligatoire (Rc > 50 MPa) Spécifications sur les constituants Granulats de catégorie A (norme granulats XP P 18-545 - chapitre 10) Exigences complémentaires : - Sable : friabilité, propreté, module de finesse - Gravillons : coefficient d’absorption d’eau ≤ 1,2 % 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 18-545 chapitre 10 exigences complémentaires : Sur le sable : friabilité, propreté, module de finesse, Sur les gravillons : coefficient d’absorption d’eau Ab ≤ 1,2%.

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage 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 (fascicule 65) : 385 kg/m3 Additions en substitution du ciment : dosage maximal (CEM I obligatoire) Fumées de silice : 10 % du poids de ciment Laitiers moulus : 20 à 30 % Additions calcaires : 15 % Cendres volantes interdites 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. 65) : 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.

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage 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 ≤ 250 μm 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 ≤ 200 μm - Écaillage (XP P18-420) ≤ 600 g/m² 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).

Durabilité des bétons soumis au gel et aux sels de déverglaçage 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 ≤ 200 μm - Écaillage (XP P18-420) ≤ 600 g/m² Béton G+S (sans ou peu d’agent entraîneur d’air) : caractéristiques exigées - Mesure de l’allongement ≤ 400 μm/m - Rapport du carré des fréquences de résonance ≥75 - Écaillage (XP P18-420) ≤ 600 g/m² Durabilité des bétons 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),

Prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction Principe de la démarche préventive Eviter les 3 conditions d’amorçage de la réaction Eau : humidité relative > 80-85 % Alcalins solubles : concentration élevée dans la solution interstitielle Silice réactive : présence de granulats réactifs Mesures de prévention Fonction de la classe d’exposition et du type d’ouvrage Déterminer le niveau de prévention à atteindre Vérifier que la formulation du béton est satisfaisante 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.

Prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction Document de référence GUIDE LCPC – 1994 « Recommandations pour la prévention des désordres dus à l’alcali-réaction » PREVENTION CONTRE LES PHENOMENES D’ALCALI-REACTION DOCUMENT DE REFERENCE GUIDE LCPC – 1994 « RECOMMANDATIONS POUR LA PREVENTION DES DESORDRES DUS A L’ALCALI-REACTION »

Prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction Qualification des granulats 3 types : détermination selon FD P 18-542 et XP P 18-594 (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 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 œuvre sans risque de désordres (sous certaines conditions d’utilisation) Qualification des granulats 3 types : détermination selon FD P 18-542 et XP P 18-594 (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. 33

Prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction Détermination du niveau de prévention Types d’ouvrages Type I Risque d’apparition des désordres faibles ou acceptables Eléments non porteurs 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 Classes d’exposition Classe 1 : environnement sec ou peu humide (hygrométrie < 80 %) Classe 2 : environnement avec hygrométrie > 80 % ou en contact avec l’eau Classe 3 : environnement avec hygrométrie > 80 % et avec gel et fondants Classe 4 : environnement marin

Prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction 3 niveaux de prévention : A, B, C Classe d’exposition Type d’ouvrage 1 2 3 4 I A II B III C Nota - Choix du niveau de prévention = par le prescripteur Recommandations Niveau A : pas de spécification particulière Niveau B : 6 possibilités d’acceptation de la formule béton Niveau C : granulats non réactifs

Prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction Vérification de la formule de béton Niveau A : pas de spécification particulière Niveau B : la formule de béton doit satisfaire UNE des 6 conditions suivantes Tous les granulats non réactifs (NR) Bilan des alcalins < 3,5 kg/m3 Essai de performance sur béton (NF P 18-454) Références d’emploi Additions minérales inhibitrices en proportions suffisantes Conditions particulières aux granulats potentiellement réactifs à effet de pessimum (PRP)

Prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction Vérification de la formule de béton Niveau C Tous les granulats non réactifs (NR) Granulats PRP si conditions particulières respectées Granulats (PR) si étude approfondie de la formule

Prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne Document de référence « Recommandations pour la prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne » Recommandations pour : - Conception et dimensionnement des ouvrages - Formulation - Fabrication et transport du béton - Mise en œuvre Objectifs des dispositions : - Eviter les contacts prolongés du béton avec l’eau - Limiter la température au cœur du béton Nota - Le guide propose une méthode d’estimation de la température atteinte au cœur du béton Prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne Le guide propose des dispositions pour limiter les risque potentiels de réaction sulfatique interne : Au niveau de la conception et du dimensionnement des ouvrages, Au niveau de la formulation, Lors de la fabrication et du transport du béton, Au cour de la mise en œuvre : il convient en particulier d’éviter le coulage des ouvrages en périodes de forte chaleur ou de mettre en œuvre tous les moyens nécessaires pour réduire la température du béton. Ces dispositions doivent permettre: D’éviter les contacts prolongés du béton avec l’eau, De limiter la température atteinte au cœur du béton. Nota : Le guide LCPC propose aussi une méthode de calcul permettant d’estimer la température atteinte au cœur du béton. 38

Prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne Principe de la démarche préventive Identifier les « parties d’ouvrage critiques » Choisir le niveau de prévention : - Catégorie d’ouvrage (I,II,III) - Classe d’exposition ( XH1/ XH2 / XH3) Mettre en œuvre des précautions adaptées Le principe de la démarche préventive consiste à limiter l’échauffement du béton au cours des premières heures et jours après jours le bétonnage, pour les «  PIECES CRITIQUES » : Identification des « parties d’ouvrage critiques », Choix du NIVEAU DE PREVENTION en fonction : De la CATEGORIE D’OUVRAGE ( I, II, III), De la CLASSE D’EXPOSITION ( XH1/ XH2 / XH3). Mise en œuvre des précautions adaptées au niveau de prévention ( As/ Bs/ Cs/ Ds).  Limiter l’échauffement du béton au cours des premières heures

Prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne CATÉGORIES D’OUVRAGE Catégorie d’ouvrage Niveau de conséquences d’apparition des désordres Exemples d’ouvrage ou de partie d’ouvrage I Faibles ou acceptables Ouvrage en béton de classe de résistance < C16/20 Eléments non porteurs de bâtiment II Peu tolérables Eléments porteurs de la plupart des bâtiments et ouvrages de Génie civil III Inacceptables ou quasi inacceptables Bâtiments pour réacteurs de centrales nucléaires Barrages, tunnels Ponts et viaducs exceptionnels

Prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne CLASSES D’EXPOSITION SPÉCIFIQUE À LA RSI Classe d’exposition Description de l’environnement Exemples informatifs XH1 Sec ou humidité modérée Partie d’ouvrage en béton située à l’intérieur de bâtiments où le taux d’humidité de l’air ambiant est faible ou moyen Partie d’ouvrage en béton située à l’extérieur et abritée de la pluie XH2 Alternance d’humidité et de séchage Humidité élevée Partie d’ouvrage en béton située à l’intérieur de bâtiments où le taux d’humidité de l’air ambiant est élevé Partie d’ouvrage en béton non protégée par un revêtement et soumis aux intempéries XH3 En contact avec l’eau Immersion permanente Stagnation d’eau à la surface Zone de marnage Partie d’ouvrage en béton submergée en permanence dans l’eau Eléments de structure marine Partie d’ouvrage en béton régulièrement exposée à des projections d’eau Nota - Classes d’exposition complémentaires des 18 classes d’exposition de la norme NF EN 206-1

Prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne NIVEAUX DE PRÉVENTION Catégorie d’ouvrage Classe d’exposition XH1 XH2 XH3 I As II Bs Cs Ds

Prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne PRÉCAUTIONS À APPLIQUER Limitation de la température maximale susceptible d’être atteinte au cœur du béton Niveau de prévention Température maximale du béton Tmax Température limite du béton Tlimite Conditions à respecter si température comprise entre Tmax et Tlimite As 85°C - Bs 75°C Maîtrise du traitement thermique ou Ciment adapté ou Essai de performance Cs 70°C 80°C Ds 65°C Ciment adapté Validation de la formulation par un laboratoire indépendant expert en RSI

Prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne Essai de performance accéléré sur béton (LPC n° 66) Développé par le LCPC Evalue la durabilité du couple « Formule de béton - Echauffement du béton » Caractérise le risque de gonflement d’un béton vis-à-vis de la RSI Valide une formulation de béton Prévention des désordres dus à la réaction sulfatique interne Le LCPC a développé un essai de performance accéléré sur béton permettant d’évaluer la durabilité des couples «  Formule de béton et échauffement du béton » vis-à-vis de la formation d’ettringite différée suivie d’expansion, qui soit représentatif des phénomènes observés dans des cas réels et adaptés aux conditions d’exécution, tels que le cycle de traitement thermique appliqué au béton lors de l’étuvage en usine de préfabrication et l’échauffement d’une pièce massive, de taille critique, coulée en place sur chantier. Cet essai consiste à caractériser le risque de gonflement d’un béton vis-à-vis de la RSI. Il permet de valider une formulation de béton en déterminant sa réactivité potentielle à la formation différée d’ettringite. Il est défini dans un projet de mode opératoire( réf : LPC n° 66). SOMMAIRE SESSION 4 SOMMAIRE GÉNÉRAL