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Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA Chapitre 1 : les patho

Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA Chapitre 1 : les pathologies du béton et de l’acier 1.1 Introduction La pathologie est la science des maladies de constructions qui a pour objet l’étude et la connaissance des causes. La pathologie est donc l’étude des désordres, qui en s’aggravant donnent lieu à des catastrophes, ces derniers peuvent conduire à la ruine des ouvrages. L’objectif de ce module permet de donner quelques éléments de base sur : l’état d’un ouvrage,  les mécanismes de dégradation,  les méthodes de réparation afin d’améliorer la conception et l’exécution des ouvrages futures. 1.2 Les différentes pathologies pouvant affecter le béton armé Il existe deux types principaux de pathologies : 1.2.2 Pathologie par défauts mécaniques d’ordre structurel : On rencontre (02) deux types principaux de fissuration d’origine mécanique : Les fissures verticales dues au Moment sont liées à un ferraillage insuffisant dans les zones les plus sollicitées : - En partie inferieure à mi portée - En partie supérieure aux appuis Les fissures à 45° (fissures d’effets tranchant) sont causées par un nombre insuffisant de cadres aux extrémités. L’origine de ces désordres peut être liée à un défaut d’exécution : - Mauvaise disposition d’armatures : enrobage insuffisant« nids de caillou » ; - Mauvaise formulation : porosité élevée ; - Mauvaise exécution des coffrages : fuites de laitance, nids de cailloux ; - Mauvaise conditions de transport : risque de ségrégation ; 1 Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA - Mauvaise mise en œuvre (vibration) : défauts de bétonnage ; - Mauvaise manutention d’éléments : épaufrures ; - Mauvaise étanchéité : efflorescences, stalactites. Fuites de laitance: Les Origines possibles : mauvaise étanchéité des Coffrages (joints mal étanchés) Nids de cailloux: Les origines possibles : problème de mise en œuvre ; béton mal vibré ; ferraillage trop dense ; hauteur de chute du béton dans les coffrages trop élevé 2 Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA Epaufrures : Les origines possibles : choc ou suite de l’écaillage Efflorescences : Les Origines possibles : Béton poreux soumis à l’humidité, L’humidité entraîne des sels solubles du cœur du béton vers la surface où ils cristallisent 3 Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA Stalactites : Les Origines possible : circulation d’eau dans les pores ou fissures du béton. L’humidité entraîne des sels solubles vers la surface où ils cristallisent 4 Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA 1.2.3 Pathologie par dégradations physico-chimique : On peut citer : 1.2.3.1 Dégradation du béton par : a) L’attaque sulfatique ; b) Réaction alcalin-granulat ; c) Gel /dégel ; d) Retrait ; e) Lessivage 1.2.3.2 Dégradation liée à la corrosion des armatures par : a) La pénétration des ions chlorure ; b) L’action de dioxyde de carbone (carbonatation). 1.2.3.1 Dégradation du béton par : a) l’attaque sulfatique : Les sulfates dans le béton peuvent avoir des différentes origines :  Origine externe : les sulfates sont présents dans le sol, les eaux souterraines sulfaté et dans l’atmosphère.  Origine interne : les sulfates présents dans le gypse notamment qui est ajouté au ciment comme régulateur de prise, dans le clinker lui- même et ils peuvent également provenir l’utilisation des granulats ou de l’eau de gâchage pollués par des sulfates d’origine naturel ou artificielle. L’attaque sulfatique externe : Les sulfates (So4 --) sont des substances qui attaquent le béton et non l’acier ; ce sont des sels de l’acide sulfatique trouvés presque dans tous les eaux naturelles. On les trouve dans le sol, l’eau de mer, les eaux usées, les terres argileuses et les terres agricoles. 5 Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA La réaction chimique qui peut se produire dans le béton est causée par les sulfates dissous dans l’eau et les hydrates du ciment. o Les hydrates du ciment sont : La portlandite (CA (OH) 2 ) : augmente le PH et participe à la résistance Silicate de calcium hydraté (C-S-H) : responsable de la résistance Etringite : responsable de la prise o Les étapes de L’attaque sulfatique externe : L’attaque sulfatique en présence d’eau attaque principalement la portlandite ; Décomposition de la portlandite  La réaction chimique va diminuer l’effet de la portlandite en diminuant le PH (perte de basicité du béton) Formation d’une ettringite secondaire, son développement à l’intérieure du béton conduit à l’éclatement et la fissuration du béton qui conduira à la corrosion des armatures. . o Conséquence de l’attaque sulfatique externe (dégradation progressive du béton de la surface vers le cœur=> désagrégation du matériau) - Perte de résistance - Corrosion des armatures car elles ne sont pas protégées par le béton - Perte de basicité du béton o Solution avant l’attaque sulfatiques mesure de prévention - Éviter les sites contenant les sulfates - Choisir un ciment résistant au sulfate (C.R.S) - Choisir un ciment avec moins d’aluminate - Choisir un béton compact + adjuvant réducteur de E/C - Prévoir un système de drainage pour l’évaluation de l’eau 6 Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA - Imperméabiliser le béton avec des hydrofuges pour diminuer les pores o Solution après l’attaque - Réparer les éléments endommagés par un nouveau béton et le remplacer par un béton approprié à base de CRS - la répartition de fissure qui se fiat en améliorant l’étanchéité des zones fissurés par un traitement de surface, injection, remplissage… - Drainage des eaux contaminées dans le cas des sols gypseux L’attaque sulfatique interne : Dans le cas d’une élévation importante de température lors du coulage du béton (entre 70 et 90c°), l’éttringite qui se forme initialement et qui permet de réguler la prise du Ciment est alors retardée. Lors du refroidissement, de l’éttringite différée se forme qui présente des propriétés expansives, pressions de l’ordre de 200MPA. En présence d’humidité, cette éttringite précipite sous la forme de sels expansifs qui entrainent la fissuration et l’éclatement du béton. o Conséquences de l’attaque sulfatique interne : Apparition de réseaux de fissures profondes qui entrainent des désordres structurels dans les années qui suivent (conséquences identique à celles de l’alcali-réaction des matériaux cad gonflement et fissuration selon un maillage). o Solution avant l’attaque sulfatique : - ne coulez pas le béton à des températures trop élevées en plein été - prévoir des coffrages avec liquide de refroidissement Traitement des réactions sulfatiques : - Interne : aucun traitement efficace - Externe : produit de protection pour limiter les arrivées d’eau 7 Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA a) La dégradation du béton par la réaction Alcalin-granulat 8 Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA C’est une réaction chimique entre ions alcalins contenus dans les pores de la pâte cimentaire avec certaines formes de silice présents dans les granulats et en présence d’une quantité suffisante d’eau formant un gel qui absorbent alors l’eau et gonflent, entrainant ainsi des fissurations importantes du béton. Les granulats qui réagissent avec les composants alcalins pour produire des gels sont appelés granulats réactifs. o Conséquences de l’attaque par l’alcali-réaction : - problème de durabilité - risque de contrainte excessive dans le béton - diminution de l’adhérence acier/béton - apparition de réseaux de fissure profonde o Traitement - prendre de granulats non réactifs (NR) pour éviter le problème a) Dégradations liées au gel / dégel : 9 Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA Les cycles gel/dégel fragilisent le béton, l’eau pénètre dans le réseau de fissure et de pores du béton. Lors du gel, cette eau gonfle et va alors éclater localement le béton. Les sels du déverglacage ont alors un chemin pour corroder les aciers. o Conséquences : Les effets constatés sont de deux types :  le gel interne dans la masse du béton : -fissuration interne - gonflement du béton  l’écaillage en surface du béton : Eclatement superficiel de la surface du béton exposée aux sels de déverglaçâge sous forme d’écailles. L'écaillage est un phénomène de désagrégation des surfaces de béton provoqué par leur exposition au gel- dégel en présence d'humidité ou de sels de déverglaçâge. o Traitement : 10 Cours : Pathologie et réhabilitation des OA Master 2 VOA - Choix des granulats non gélifs - Utilisation des entraineurs d’aire qui créent dans le béton une multitude de petites bulles d’air, repartie de maniéré homogène au sein du matériau. Ces bulles forment des obstacles à la progression de l’eau venue de l’extérieure. Les entraineurs d’air sert à améliorer la durabilité des bétons situés dans des zones où les hivers sont froids et donc soumis à des cycles alternant gel et dégel ou aux sels de déverglaçage. Les sels de déverglaçage est un matériau salin (chlorure de sodium, chlorure de calcium par ex.) dispersé sur les routes gelées pour faire fondre le verglas. - Amélioration de la tenue à l’écaillage par application de produits de protection - Imperméabiliser la surface du béton pour empêcher toute infiltration d’eau vers l’intérieure de uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-1-les-pathologies-du-beton.pdf