1

III- EAU DE GCHAGE ET ADJUVANTS

2

I - LEAU DE GCHAGE

1 . C O N V E N A N C E

Pour convenir la confection de bton, les eaux ne doivent contenir ni composs

risquant d'attaquer chimiquement le ciment , les granulats ou les armatures, ni

particules en suspension dont la quanti t pourrait modifier ses quali ts originelles.

La norme P 18-303 l imi te cet e ffet le pourcentage de mat ires en suspension 2

ou 5 g/l et la teneur en sels dissous 15 ou 30 g/ l suivant la nature du bton, prcon-

traint ou non arm, spcifications qui ne diffrencient pas les lments nocifs mme

en trs faible pourcentage de ceux qui en pourcentage ventuellement plus important

ne le sont pas.

Dans la catgorie des eaux susceptibles de convenir la confect ion de bton , on

t rouve :

les eaux potables (qui bien videmment conviennent) :

les eaux de recyclage provenant du r inage des btonnire s ou des camions

malaxeurs condi t ion de vr i f ier leur apti tude dans le cas de changement de

ciment ou d'adjuvant d'une gche l 'aut re. sont util isables. Lorsque ces eaux

comportent des lments fins provenant des matriaux entrant dans la confection

des btons (ciments. fines des sables...). il est possible de les utiliser aprs passage

dans des bassins de dcantation:

les eaux de pluie et de ruissellement , les eaux pompes, tant qu 'elles restent

confirmes aux prescriptions de la norme conviennent galement.

ct, les catgories d'eaux ne devant pas tre utilises comprennent :

l es eaux uses :

les eaux vannes ou contenant des dterge nts :

les eaux industrielles susceptibles de contenir des rejets organiques ou chimiques.

Ces diffrentes eaux doivent obligatoirement subir des analyses concluant leur non -

nocivit avant tout emploi.

La norme autorise l 'emploi d'eau de mer dans la confection des btons qui ne sont ni

arms ni prcontraints , mais les spcifications du fascicule 65 A sont plus rigou -

reuses et en interdisent formellement l 'emploi lors du gchage. Bien que les textes

officiels ne traitent pas de ce sujet , l 'ut ilisation d'eau de mer pour le gchage de

btons non arms ne prsente pas de risque quant la prennit de l 'ouvrage , seules des

efflorescences, dues une migration des sels , pouvant apparatre sur les parements.

2 . L E S E S S A I S D ' A P T I T U D E

Ils comprennent :

une inspection visuelle (matires en suspension , dbris vgtaux, films d'huile ,

couleur anormale.. .). Seule une eau incolore ou trs lgrement jauntre peut

convenir:

une vrification olfactive afin de s'assurer de l'absence des matires organiques en

dcomposition qui rendraient l 'eau malodorante;

des essais de rsis tance mcanique sur mortier ou bton 7 jours , les rsul tats

devant tre 90 % ceux obtenus sur tmoin gch avec de l'eau potable;

3

des essais de dbut et de fin de prise, les rsultats ne devant pa s excder 25 % par

rapport au tmoin;

des analyses chimiques portant sur les teneurs en diffrents constituants dont le

pourcentage dans l 'eau doit satisfaire aux prescriptions suivantes :

Quand l'une quelconque des limites indiques dans le tableau es t dpasse, l'eau peut

ventuellement tre utilise, sous rserve qu'elle satisfasse aux prescriptions concer -

nant les essais de dbut et fin de prise et les essais de rsistance.

Les effets de la prsence de ces impurets dans l 'eau de gchage, dans des p roportions

suprieures aux limites indiques ci -dessus, sont rappeles ci-aprs :

les insolubles peuvent tre de natures diverses, dans le cas d'argile en suspension

dans l 'eau, on peut craindre une action sur les caractristiques mcaniques, de

mme qu'avec des micro-algues qui sont des matires organiques. dans ce dernier

cas la diminution des rsistances s'ajoute un effet d'entranement d'air diminuant

la compacit:

les matires dissoutes peuvent tre des sels de diverses natures, tels les chlorures

dont l'action est corrosive sur les armatures et qui provoque en outre une acclra tion

du phnomne de prise. La quantit de chlorures dans l'eau doit tre ajoute aux

autres possibilits d'introduction de chlorures dans le bton (chlorures des

ciments, des adjuvants, de certains sables d'origine marine...) pour rester en de

des valeurs limites rappeles au paragraphe 3. Les autres sels ont gnralement

une action sur les caractristiques mcaniques , les sels de sodium et de potassium,

trs solubles, ont en outre une action acclratrice: compte tenu par ail leurs

qu'avec certains granulats il est indispensable de limiter la teneur en alcalins actifs

du bton, les proportions de ces sels doivent donc tre strictement contrles:

les sulfates peuvent ragir sur le ciment pour former de l 'ettringite qui s'accom-

pagne de gonflement et peut provoquer une dislocation du bton. En faible propor -

tion ils ont une action sur le temps de prise et de durcissement du ciment pouvant

s'ajouter l 'effet du SO4Ca du ciment :

les ions soufre provoquent la corrosion des armatures et sont plus particulirement

craindre dans le cas des btons prcontraints pour lesquels la teneur maximale est

fixe suivant les cas 0,2 ou 0,5% (cette dernire valeur tant ponte 0,7 %);

les sucres retardent la prise du ciment jusqu' empcher les phnomnes de prise et

de durcissement s'ils sont introduits en grande quantit dans le bton:

4

les phosphates et les nitrates diminuent fortement les rsistances et prsentent une

action corrosive importante:

le zinc a un effet retardateur sur la prise;

les dtergents provoquent la formation de mousse pendant le malaxage, d'o un

pourcentage d'air entran non dsir pouvant rduire fortement la compacit et les

caractristiques mcaniques:

les huiles susceptibles d'tre prsentes dans des eaux de rcupration peuvent si elles

sont en trop lones proportions amoindrir les rsistances.

3. TENEUR EN CHLORURES

Admise en gnral , certains rglements considrent qu 'elle ne doit pas dpasser 500

mg par litre. D'autres critres moins rigoureux font une diffrenciation en fonc tion du

type de bton confectionn, c'est ainsi que les limites suivantes sont fixes :

Pour la possibil i t d 'ut i l isation d 'une eau pour le gchage du bton :

600 mg/l Pour les btons prcontraints, 2 000 mg/1 pour les btons arms , 4 500 mg/l Pour les btons non arms.

De toute faon, c'est essentiellement la teneur totale en ions chlore dans le bton qui

importe. Or les chlorures peuvent provenir de l'eau de gchage, mais galement du

ciment, des granulats et ventuellement des adjuvants, en sorte que l'on doit toujours

prendre en compte la teneur totale d'ions chlorure dont la valeur ne doit pas dpasser

certaines limites, fonction du type d'ouvrage ralis avec le b ton. Ces limites sont

spcifies dans diffrents documents tel le fascicule 65 A, la norme AFNOR

P 18325 d'aot 1991, et le projet de rvision de la EN 206 avec , dans ce dernier cas des

valeurs lgrement diffrentes de celles du fascicule 65 A.

Les valeurs limites spcifies prsentant de petites diffrences, nous les reproduisons

ci-aprs avec leurs rfrences, celles prendre en compte pouvant tre , par scurit, les

plus faibles, moins que le cahier des prescriptions techniques de l'ouvrage ne se rfre

de faon prcise l 'un de ces documents, auquel cas les valeurs qui y sont indiques

doivent tre celles respecter.

Dans le fascicule 65 A complt par son additif, il est prcis (art. 24 -25) que par

rapport la masse du ciment (actif) la quantit maximale de ions-chlore est fixe

aux valeurs suivantes :

- I % pour les btons non arms;

- 0.65 % pour les btons arms ;

0.15 % pour les btons prcontraints par post-tension ;

0.10 % pour le btons prcontraints par pr tension ; .

Dans la norme Afnor P 18 -325. les valeurs l imites sont f ixes :

10% pour les btons non arms:

0 . 4 % p o u r l e s b t o n s a r m s :

0 .2% pour l e s b tons p rcon t r a in t s .

Le projet de rvision de la norme europenne limite les ions chlorures dans le bton

1 % pour le s b tons non arms :

- 0 ,4 % pour les b tons a rms :

- 0.10 % pour les btons prcontraints classs 0.10:

- 0,20 % pour les btons prcontraints classs 0.20 , la classe 0.10 ou 0.20 dpendant des

dispositions en vigueur, l o le bton est utilis.

5

Les chlorures en faible proportion peuvent lgrement modifier la prise et le durcis -

sement du ciment, par contre en forte proportion ils peuvent ragir avec le ciment et

compromettre la durabilit du bton.

6

II- LES ADJUVANTS

1 . DFINITION

Les adjuvants sont des produits chimiques qui, incorpors dans les btons lors de leur

malaxage ou avant leur mise en oeuvre des doses infrieures 5 % du poids de

ciment, provoquent des modifications des proprits Ou du comportement de ceux -ci.

Pour des raisons de commodit d'utilisation, la plupart des adjuvants se trouvent dans le

commerce sous forme de liquides. Certains adjuvants existent en poudre , afin de rduire

leur cot de transport (cas des chantiers l'export). Dans ce cas il faut gnralement les

diluer avant l'emploi : la dispersion homogne d'une petite quantit de poudre dans un

malaxeur de centrale bton est en effet moins certaine que celle d'un liquide.

Un adjuvant n'est pas un palliatif. Il n'a ni pour mission ni pour effet de faire un bon

bton partir d'un mauvais dosage ou d'une mise en uvre dfectueuse. Ce n'est pas un produit capable de se substituer aux rgles de la bonne technique.

2 . C L A S S I F I C A T I O N E T U T I L I S A T I O N

Un adjuvant a, en gnral, une action principale d'aprs laquelle il se trouve class et dfini,

mais il peut prsenter galement certaines actions secondaires que l'on appelle gnralement

effets secondaires .

Les normes europennes retiennent la classification suivante :

plastifiants rducteurs d'eau.

superplastifiants hautement rducteurs d'eau,

rtenteurs d'eau.

entraneurs d'air.

acclrateurs de prise.

acclrateurs de durcissement.

retardateurs de prise.

hydrofuges.

Certains adjuvants peuvent avoir plusieurs de ces fonctions. On parle alors , en

France, de fonction principale et de fonction secondaire. Exemple : plastifiant rducteur

d'eau (ou superplastifiant hautement rducteur d'eau) et retardateur.

Il existe galement d'autres adjuvants tels que notamment : les raidisseurs pour bton projet ,

les adjuvants pour coulis d'injection, les adjuvants pour mortier stabilis, les colorants, les

inhibiteurs de corrosion, les gnrateurs de gaz, etc. Certains d'entre-deux sont dcrits et

leur caractristiques dfinies dans les normes spcifiques.

2.1 PLASTIFIANTS REDUCTEURS D'EAU

Ce sont des produits qui viennent se fixer par adsorption la surface du ciment. Ils

provoquent une dfloculation des grains et une lubrification de la pte. Ce processus permet

soit une amlioration de la maniabilit sans augmenter le dosage en eau, soit une rduction

du rapport E/C, donc une augmentation des rsistances mcaniques, sans modifier la

maniabilit. Ils doivent, par rapport au bton tmoin, assurer une rsistance la

7

compression de 110 % minimum et permettre une rduction du dosage en eau d'au moins

5%.

On peut galement jouer partiellement sur les deux paramtres pour augmenter les

rsistances mcaniques tout en amliorant la maniabilit (voir figure V III-1).

Les premiers plastifiants taient base de lignosulf onates, sous-produits de l 'indus-

trie papetire aprs extraction de la cellulose du bois. Actuellement, certains lignosul -

fonates modifis restent utiliss , essentiellement en raison de leur faible cot, mais

des produits de synthse sont galement employs.

Les plastifiants se dosent gnralement entre 0.3 et 0,5 % du poids de ciment et ils se

carac tr i sent souvent par un ef fe t secondai re re ta rda teur de pr i se marqu

lorsqu'on les utilise un dosage plus lev.

2.2 SUPERPLASTIFIANT HAUTEMENT RDUCTEURS D'EAU

Cette dsignation complexe, traduction de l'anglais Superplastifizers - High RangeWater

Reducer, se rapporte des produits qu'en France on appelait auparavant

fluidifiants .

Leur mode d'action est similaire celui des plastifiants , mais il se produit avec une

intensit bien plus importante. Par rapport au bton tmoin fabriqu identiquement

mais sans superplastifiant, maniabilit gale, il doit permettre une rduction d'eau

minimale de 12%, en fait ce pourcentage est gnralement rduit de 15 25 %

suivant le dosage (fig.1). Concernant les rsistances la compression elles doivent tre

de 140% 1 jour et de 115% 28 jours.

Ce sont tous des produits de synthse dont les plus uti liss sont les rsines mla -

mines sulfones, les naphtalne-sulfonates et, plus rcemment formuls, les vinyles

sulfonates. Une de leurs principales caractristiques est leur dure d'efficacit limite

dans le temps : un bton fluidifi avec une rsine mlanine retrouve sa maniabilit

initiale en moins de 30 minutes une temprature de 23C (dure encore plus faible

temprature plus leve). C'est pourquoi ils sont frquemment utiliss en combinai son

avec des adjuvants retardateurs de prise. l'exclusion semble-t-il des vinyles sulfonates

qui ont une dure d'efficacit plus longue.

Sur le plan pratique, il est prfrable d'introduire le superplastifiant le plus tard pos -

sible lors du malaxage du bton, ne serait -cc qu'en raison de la dure assez faible de

leur efficacit sur la maniabili t et le raidissement qui s 'ensuit , ce qui expl ique le

choix de ne l ' in t rodui re que sur l e l ieu d 'u t i l isa t ion dans la toupie du camion

malaxeur . Toutefois si l 'on recherche essentiellement la rduction de la quanti t

d'eau, il s 'avre parfois difficile d'utiliser cette technique du fait que le bton so rtant du

malaxeur risque d'tre trop sec et de ne plus permettre au superplastitiant d'avoir tout

l 'effet souhait en raison d'une mauvaise dispersion aprs son introduction dans la

toupie du camion malaxeur. La solution consiste alors procder une double

introduction, c'est dire incorporer pendant le malaxage une partie de l 'adju vant

afin d'obtenir un slump suffisant pour assurer un mlange et un transport corrects ,

puis l 'a r r ive sur le l i eu d 'u t i l isa t ion ajouter l e complment en un deuxime

temps, cette faon d'oprer devant tre contrle rigoureusement.

Il y a cependant lieu dindiquer groupe cimentier a mis au point trs rcemment dans son dpartement adjuvants une molcule donnant naissance un nouvelle gnration de

superplastifiants autorisant la fabrication de btons trs homognes conservant leur

maniabilit pendant des dures identiques celles prsentes par les btons classiques, c'est -

-dire de lordre de 3 heures une temprature ambiante de 20C.

8

Ce nouveau superplastiliant compatible avec la quasi totalit des ciments, est mis en oeuvre

directement dans la btonnire avec l 'eau de gchage, au moment du malaxage un

dosage d'environ 1 % du poids du ciment: il ne doit pas tre ajout dans la toupie sur le

lieu d'utilisation, comme nous l'avons indiqu prcdemment pour les autres

superplastifiants. Il autorise par l mme la ralisation de travaux pour lesquels il est

ncessaire avec les superplastifiants classiques d'adjoindre des retardateurs , ainsi que des

mises en oeuvre par pompage sur de longues distances.

Les trs fortes rductions d'eau qu'ils permettent, rendent les superplastifiants indispensables

dans la formulation des btons, hautes performances, avec ou sans fumes de silice (voir

chapitre XIII).

2.3 RTENTEURS D'EAU

Ce sont des produits d'addition gnralement en poudre qui ont pour fonction princi pale de

rduire la tendance au ressuage des btons.

On utilise gnralement des mthyl cellulose (Methocel) qui ont la proprit d'augmenter de

volume en fixant l'eau libre du bton.

Les rtenteurs d'eau sont utiliss pour amliorer la cohsion des btons fluides dont le

sable manque d'lments fins ou faible dosage en ciment

2.4 ENTRAINEURS D'AIR

Ce sont des composs d'addition gnralement base de rsines de synthse : rsine Vinsol,

aryl alkyl sulfonates. acides gras. etc.

Les entraneurs d'air se prsentent sous forme de liquides , de sels solubles ou de poudres

insolubles ajouter au moment du malaxage.

Ces adjuvants introduisent volontairement de l'air et agissent en stabilisant les bulles

gnres lors du malaxage, sous forme d'un trs grand nombre de micro bulles, dont 80 %

d'entre elles ont un diamtre infrieur 100 microns ( fig.V1-6),la plupart tant

comprises entre quelques microns et quelques dizaines de microns. Ces micro- bulles ne

doivent pas tre confondues avec l'air occlus, constitu de bulles de tous diamtres

gnralement suprieurs 1 mm, rparties alatoirement dans le bton, qui se trouvent

emprisonnes pendant la mise en place.

Ils amliorent essentiellement :

la plasticit et l'ouvrabilit du bton , les bulles agissant comme autant de grains fins

analogues de petites billes souples et sans frottement,

la rsistance au gel du bton durci (antigelif): les trs nombreu ses petites bulles d'air

dissmines dans la masse constituant en effet autant de petits vases d'expansion dans le

9

rseau des canalicules internes pour l'eau interstitielle dont le volume augmente avant la

prise en glace: cela vite la dsagrgation du bton par gel de cette eau.

Dans la pratique i l convient de composer des btons dont le E/C est l imit une

valeur de l 'ordre de 0.50, de prvoir un dosage d 'adjuvant te l que le pourcentage

d'air entran soit de 4 5% avec un maximum de 8%, en se rappelant que plus la

d imens ion D es t grande , moins i l es t ncessai re d 'avoi r un pourcentage

lev d'air entran, le bton contenant alors un pourcentage de pte moindre. Enfin

il est recommand d'viter , lors de la mise en place, les dures trop longues de

vibration qui diminuent le pourcentage d'air entran (deux minutes de vibration en

un mme point peuvent faire chuter de 6 4 % ce pourcentage) et de prvoir une cure

efficace immdiatement aprs mise en oeuvre.

Les entraneurs d'air autorisent une diminution du dosage en eau maniabilit qui-

valente, ce qui permet de rduire lgrement le E/C et de compenser ainsi une

partie de la chute de rsistance provoque par leur emploi . On peut effectivement

chiffrer cet te chute de rsis tance entre 4 et 6 % pour chaque 1% d 'augmentat ion

dair en tran si aucune correction telle une diminution du E/C n'est apporte. Cette baisse de rsistance tant d'autant plus importante que la valeur initiale des

rsistances est plus leve (fig. VIII-3).

Diffrents paramtres influencent le pourcen tage d'air entran :

le dosage en ciment: plus il augmente , plus le % d'air diminue dosage

constant en adjuvant:

la nature et surtout la finesse du ciment : plus le ciment a un Blaine lev, plus le

dosage en adjuvant doit tre lev :

plus la granulomtrie des graviers augmente plus le % d 'air entran diminue.

2.5 ACCLRATEURS

Ce sont des produits solubles dans l 'eau et qui agissent chimiquement en

augmentant la vitesse d'hydratation du ciment : cela entrane un dclenchement

plus rapide du phnomne de prise et s'accompagne d'un dgagement de chaleur

plus important.

Les acclrateurs seront donc tout particulirement employs pour les btonnages par

10

temps froids ou pour les travaux urgents.

On distingue :

les acclrateurs de prise : alcalis. carbonates et sulfates de soude ou de potasse ,

utiliss surtout par temps froid:

les acclrateurs de durcissement : chlorures et carbonates, plus gnralement

employs afin de rduire certains dlais pour dcoffrer ou manutentionner les

pices.

En raison des risques de corrosion les produits base de chlorure sont interdits pour

certains travaux : bton prcontraint , rservoirs, planchers chauffants, etc.

Il y a lieu de noter que si les rsistances initiales sont augmentes ,les rsistances

28 jours peuvent tre lgrement diminues (fig.VIII-4).

2.6 RETARDATEURS

Ils agissent chimiquement comme les acclrateurs en retardant plus ou moins long -

temps l 'hydratation et le dbut de prise du ciment.

Parmi les produits retardateurs de prise on peut citer :

les sucres et gluconates. les acides citriques et tartriques, l 'oxyde de zinc, les phos -phates alcalins.

Les doses utiliser sont en gnral trs faibles (de l 'ordre de 0.1 % en extrait sec) et

les produits commerciaux sont dilus: i l convient de veil ler une bo nne rparti t ion

du produit dans la masse.

Les retardateurs diminuent videmment les rsistances initiales mais ils augmentent

souvent les rsistances finales (figure VIII-4).

2.7 HYDROFUGES

Ce sont des adjuvants qui , introduits dans la masse du bton, ont pour fonction prin-

cipale d 'en diminuer l 'absorption capil laire.

11

Il ne faut pas les confondre avec les hydrofuges de surface qui s 'appl iquent au

rouleau sur le bton durci et qui sont bien souvent base de si l icone.

Les hydrofuges de masse sont en gnral base de starates solubles qui , en contact

avec la chaux du ciment, forment des cristaux de starate de calcium insolubles

qui viennent obstruer le rseau capillaire du bton.

Ces produi ts ne sont vraiment ef f icac es que s i le bton est b ien compact e t homo -

gne, et que toutes les prcautions sont prises afin d'viter la formation de fissures.

L 'at tention des uti l isateurs est at t i re sur le fait que lorsqu'on cherche obtenir un

bton tanche dans la niasse, i l es t bien souvent prfrable d 'ut i l iser un

superplast i f iant qui permet tra de rduire de faon importante la quant i t d 'eau de

gchage, donc la permabilit.