durabilité

Béton armé Durabilité. Formateur Xavier LAUZIN

Formation CTC Alger 2016 Xavier Lauzin

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Cette notion est nouvelle et n’apparaissait pas directement dans le BAEL.

Une structure doit être suffisamment durable pour satisfaire aux exigences d’aptitude au

service et de stabilité pendant toute la durée d’utilisation définie pour l’ ouvrage.

Cette durée peut être garantie par:

• Une conception appropriée

• Une protection des structures

• Un programme de maintenance défini.

Elle passe par une définition précise de la protection des ferraillages contre la corrosion.

Cette protection est fonction des paramètres suivants:

Compacité du béton

Épaisseur de l’enrobage

Fissuration du béton

Conditions d’environnement.

Principes de l ’EN 1992.

Notion du durabilité.

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Notion du durabilité. Durée d’utilisation.

La durée d’utilisation de projet est à spécifier dans les Documents Particuliers du Marché. Les valeurs ci-après sont données par l’EC0 à titre d’exemple. L’annexe nationale française a retenu une durée de 25 ans pour les catégories 2 et 3.

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Les paramètres intervenant dans les principales pathologies du béton:


Notion du durabilité. Conditions d’environnement.

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Durabilité vis-à-vis des environnements chimiquement agressifs: Le béton armé étant par nature fissuré, il comporte donc des fissures continues, des microfissures et des

pores.



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Sous l’effet de l’environnement extérieur, on assiste à

une augmentation de la perméabilité par interconnexion des fissures,

des microfissures et des pores.

La pénétration des gaz ,de l’eau et des ions agressifs va générer des

pathologies par formation de composés gonflants en particulier:

•L’attaque des sulfates

•L’alcali-réaction

•Les cycles gel-dégel

•…

Les paramètres affectant la durabilité chimique du béton sont:

liés au matériau (composition chimique,(nature physique formulation et propriétés de

transfert)

liés à l’environnement (nature physico-chimique de l’agent agressif, conditions climatiques,

Humidité, température, cycles climatiques, mobilité du milieu agressif)



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Evolution de la profondeur de carbonatation en fonction du rapport E/C: Courbe 1: éprouvette conservée 1 jour dans son moule et 27 jours dans l’eau Courbe 2 : éprouvette conservée 1 jour dans son moule

Evolution de la profondeur de carbonatation en fonction du dosage en dciment du béton.



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Evolution de la profondeur de carbonatation en fonction de la résistance mécanique du béton (Balayssac 1992) Courbes 1 à 5 : bétons de CPJ-CEM II 32.5 avec des valeurs de fc28 valant respectivement :20, 25, 30,35 et 40 MPa.

Courbe 1 : t=20°C et 65% HR (ambiance extérieure) Courbe 2 : t=9°C et 77% HR (ambiance extérieure et sous abri) Courbe 3 : t=9°C et 77% HR (ambiance extérieure sous exposition à la pluie)

Evolution de la profondeur de carbonatation en fonction de l’hygrométrie (Balayssac 1992)



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Classification des bétons selon l’EN 206/CN:



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Classification des bétons selon l’EN 206/CN:

Nota: les caractéristiques chimiques mentionnées ne concernent que les sols et les nappes extérieurs aux ouvrages. Elles ne s’appliquent pas par exemple aux effluents des stations de traitement des eaux (FDP 18-011).

Classification des bétons selon le FDP 18-011:



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Classification des bétons selon le FDP 18-011:



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Classe d’exposition selon l’Annexe nationale à l’EN 1992.



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Valeurs limites de composition du béton selon l’EN 206/CN



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Valeurs limites applicables en France pour la composition des bétons coulés en place.



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Valeurs limites applicables en France pour la composition des bétons préfabriqués en usine.



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Valeurs limites applicables en France pour la composition des bétons d’ingénierie.

Combinaison des classes d’exposition:

Pendant sa durée d’utilisation, chaque partie d’ouvrage peut être

soumise à plusieurs actions environnementales.

Il convient donc de déterminer la combinaison des classes d’exposition

en respectant les valeurs limites des exigences les plus sévères.



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Les classes structurales sont définies en fonction de la durée

d’utilisation de l’ouvrage.

La classe structurale généralement utilisée pour les bâtiments et

ouvrages de génie civil (à l’exclusion des ponts) est la classe S4.

Elle correspond à une durée d’utilisation de 50 ans pour les bétons

conforme au tableaux NAF de la norme EN 206/CN.

Les ouvrages d’art sont généralement classés S6 pour une durée

d’utilisation de 100 ans et des bétons conformes au Fascicule 65 du

CCTG (art. 81.2.2).


Notion du durabilité. Classes structurales.

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Notion du durabilité. Classes structurales.

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Il est défini comme la distance entre la tangente à l’armature la plus

proche de la surface du coffrage et cette surface.

L’enrobage des aciers a pour objet:

• La transmission des efforts par adhérence

• La protection contre les agressions extérieures

• La résistance au feu de la pièce.


Notion du durabilité. Enrobage.

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L’EC2 définit la notion d’enrobage nominal de la façon suivante:

Cnom = cmin +Δcdev

= cmin + Δcdev.

Où cmin est l’enrobage minimal

Δcdev.est la tolérance d’exécution.



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L’enrobage minimal relatif aux conditions d’adhérence est défini par:



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L’enrobage minimal relatif aux conditions de durabilité pour les

ouvrages en béton armé est défini par:



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Nota:

• Pour les bâtiments, on retrouve à peu près les enrobages du BAEL

• Pour les ouvrages d’art , les enrobages de l’EC2 sont plus importants

• L’annexe nationale complète le tableau précédent pour des durées de projets de moins de 25 ans.

• Elle attire également l’attention sur le risque de fissuration pour les enrobage supérieur à 50 mm.

Exemple d’application:

Considérons une poutre isostatique réalisée avec du béton C35/45 mise en œuvre dans un environnement XC3.

Détermination de l’enrobage:

Classe structurale: base S4 l’utilisation de béton C35/45 permet de descendre d’une classe: 4-1=3

Détermination de Cmin:le tableau 4.1 donne Cmin=20 mm.

Tolérance (absence de PAQ): Δcdev= 10 mm

Enrobage nominal: Cnom = 30 mm

Cette valeur est valable pour toute les barres quel que soit leur diamètre, il conviendra donc de vérifier pour chaque barre ou chaque paquet de barres que l’enrobage minimal relatif aux conditions d’adhérence est satisfait.



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Les classes XF et XA caractérisent les risques supplémentaires et

spécifiquement liés aux conditions de gel-dégel (XF1 à XF4) ou aux

conditions chimiques (XA1 à XA3).

Elles peuvent se superposer aux autres classes quand ces risques

existent et ont pour effet de demander des mesures appropriées au

niveau de la composition des bétons (cf EN 206 et FDP 18-011).

L’enrobage se fait alors à partir des classes restantes.

On considère donc 3 grandes familles de classes (XC, XD et XS) pour

lesquelles les armatures peuvent être soumises à des risques de

corrosion par carbonatation ou par attaque des chlorures des sels

de déverglaçage ou marins.



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L’enrobage des armatures vis-à-vis de la condition de durabilité peut

être réduit en cas de protection anti-corrosion complémentaire:

Détermination des valeurs Δcdur :

• Marge de sécurité: valeur recommandée nulle.Δcdur γ=0

• Réduction de l’enrobage: l’enrobage minimal peut être réduit si l’on

utilise de l’acier inoxydable, mais la valeur recommandée de la

réduction d’enrobage est nulle. Δcdur st=0

• Protection complémentaire: la possibilité de réduire les enrobages

dans le cas de mise en œuvre d’une protection complémentaire

(imperméabilisation, …) sauf en cas de revêtement adhérent

justifiés vis à ,vis de la pénétration des agents agressifs pendant la

durée d’utilisation du projet. La valeur recommandée est nulle.

Δcdur ad=0

• Parement irrégulier: dans le cas de tel parement, l’enrobage minimal

est à augmenter de 5 mm.



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Détermination des tolérances Δcdev :

La valeur recommandé par l’annexe nationale, Δcdev = 10 mm.

Cette valeur peut être réduite à 5mm si l’ouvrage fait l’objet d’une

procédure d’assurance qualité .

Elle peut être ramenée à 0 si les ouvrages font l’objet d’une

surveillance instrumentée (éléments préfabriqués par exemple)



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Ouvrages particuliers:

L’enrobage des radiers coulés contre terre doit être supérieur à 75 mm sauf en cas de présence d’un hérisson drainant auquel cas la valeur est ramenée à 40 mm. L’annexe nationale fixe quant à elle les valeurs suivantes: 65 mm et 30 mm.

Dalles intérieures de bâtiment: la classe environnementale est généralement de type XC1 soit pour une classe structurale S4, un enrobage minimal de 15 mm (tableau 4.1). Pour les dalles intérieures la classe est ramenée à S3, d’où un enrobage de 10 mm. Avec une tolérance de 10 mm, l’enrobage est de 20 mm. La possibilité de diminuer les tolérances permet de ramener cette valeur à 10 ou 15 mm (dito BAEL).

Risque d’abrasion du béton (classe XM): l’enrobage doit être augmenté de 5 mm pour la classe XM1, 10 mm pour la classe XM2, 15 mm pour la classe XM3.

Pour les ouvrages spéciaux tels que parois moulées, pieux forés,…les valeurs de l’enrobage nominal varient entre 40 et 75 mm selon les normes NF EN 1536 et 1538.



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