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.

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1 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

2 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

3 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

4 Essai de diffusion des ions chlore

5 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 MgCl ,2 g/l MgSO ,2 g/l CaSO4 1,2 g/l CaCl2 0,6 g/l KHCO ,2 g/l

6 Mécanismes d’attaque de l’eau de mer :

7 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

8 Mécanismes d’attaque de l’eau de mer :
A plus long terme ettringite + SiO2 (venant de la carbonatation des CSH) + CO CaCO3,CaSO4,CaSiO3,15H2O (thaumasite) Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + CO (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

9 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

10 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

11 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

12 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 ) O

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

14 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

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

16 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

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

18 Corrosion des armatures

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

20 Volumes relatifs des produits d’oxydation du fer

21 Les chlorures diminuent la résistivité et accélèrent la dépassivation 
Rouille

22 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,...

23 Protections contre la corrosion des aciers:

24  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%

25 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

26 Résistance au gel-dégel

27 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

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

29 Comportement au feu Essai CSTB ½ heure 2 heures 4 heures

30 Exemple: Réparations Mosquée Hassan II