mécanismes d’altération des bétons armés et protection par
TRANSCRIPT
Intervenant - date
Mécanismes d’altération des bétons armés et protection par systèmes de peinture
Loïc Divet
Rencontres de la peinture anticorrosion – 2 avril 2015
Intervenant - date
Durabilité du béton armé ?
2/24
Intervenant - date
Durabilité du béton armé ?
3/24
Intervenant - date
Les dégradations du béton armé
Source : données REHABCON [Naar, 2006]
Enquêtes menées à l’échelle européenne auprès d’administrations et de gestionnaires (ponts et bâtiments) 4/24
Intervenant - date
La corrosion des armatures du béton 1ère cause de dégradation des structures en béton
2 processus peuvent altérer la protection normalement assurée par le béton :
la carbonatation du béton
la pénétration des chlorures
La carbonatation (CO2 dans l’atmosphère) est un phénomène général tandis que la pénétration des chlorures est spécifique à certains environnements
La capacité de protection offerte par le béton aux armatures peut s’évaluer en terme
de la qualité du béton de recouvrement
d’épaisseur de recouvrement ou d’enrobage
La corrosion des aciers
5/24
Intervenant - date
Balcons, éléments verticaux et terrasses Eléments les plus sensibles des bâtiments (minceur, difficulté à maintenir des enrobages suffisants
Image – guide AFGC « Réhabilitation du béton armé »
La corrosion des aciers - Bâtiments
Agression due à la carbonatation -Armatures protégées dans le béton (pH ~13)
→ passivation
-Ca(OH)2 CaCO3 (pH < 9) → dépassivation
-Processus électrochimique → pile électrique
CO2, H2O, O2
6/24
Intervenant - date
Solution de phénolphtaléïne dans l’éthanol
Couche
de CaCO3
Le béton carbonaté a un pH < 9
Indicateur de phénolphatléïne est un moyen pratique de mesurer la profondeur de carbonatation
pH > 9,2
pH < 9,2
La carbonatation du béton
7/24
Intervenant - date
Pont de l’île de Ré
Agression due aux chlorures : - eau de mer
- sels de déverglaçage
Image – guide AFGC « Réhabilitation du béton armé »
La corrosion des aciers – Génie civil
Piqûres
8/24
Intervenant - date
Conséquences de la corrosion sur le béton
rouille béton altéré béton sain fissure
Stade de développement Stade d’incubation
Conséquence de la corrosion des aciers sur le béton
CO2 CO2 CO2 Cl- Cl- Cl-
9/24
Intervenant - date
Gel-dégel _ effet des sels de déverglaçage
- Gel en pleine masse → formation de glace dans les pores → mouvements d’eau
- Ecaillage de surface → utilisation des sels fondants → fusion de la glace: effet endothermique
10/24
Intervenant - date
Les réactions de gonflement interne Alcali-réaction et réaction sulfatique interne
→ dégradation généralisée du béton → difficultés pour traiter et réparer
→ formation de produits gonflants → réactifs apportés par le béton
11/24
Intervenant - date
Les attaques chimiques - L’attaque marine (SO4
2-, Cl-,Mg2+)
- Les sulfates (sol gypseux, …) Interactions avec ciment produits gonflants
- Les milieux à tendance acide Dissolution de la matrice cimentaire
- La biodétérioration Bactéries + H2S H2SO4
12/24
Intervenant - date
Corrosion des aciers par carbonatation et chlorures
Ecaillage et gel interne
Réactions de gonflement interne
Attaques chimiques
Les enjeux de la durabilité des bétons
13/24
Intervenant - date
La norme NF EN 206 Béton - Partie 1 : Spécification, performances, production et conformité
6 grandes classes définies
X0 - Aucun risque de corrosion ni d’attaque
XC - Corrosion par carbonatation
XD - Corrosion par les chlorures (autres qu’eau de mer)
XS - Corrosion par les chlorures (eau de mer)
XF - Attaque gel/dégel
XA - Attaques chimiques
Le fascicule de documentation FD P18-464
XAR – Réaction alcali-granulats
Le guide du LCPC (aujourd’hui Ifsttar)
XH – Réaction sulfatique interne
Classes d’exposition et environnement
14/24
Intervenant - date
Corrosion induite par la carbonatation
Les classes XC1 à XC4 prennent en compte l’exposition du béton à l’air et à l’humidité en distinguant le degré d’humidité de l’environnement et l’alternance d’humidité et de séchage
Classes d’exposition NF EN 206
15/24
Intervenant - date
Corrosion induite par les chlorures présents dans l’eau de mer
Cette classe concerne les bétons soumis au contact des chlorures présents dans l’eau de mer ou à l’action de l’air véhiculant des sels marins
Classes d’exposition NF EN 206
16/24
Intervenant - date
Durée d’utilisation de la structure 50 ans dans la norme NF EN 206 100 ans dans le Fascicule 65 (cahier des clauses techniques générales
applicables aux marchés publics de travaux de génie civil)
Définition d’un objectif de durabilité
2 approches de la durabilité L’approche prescriptive (la plus courante) : définit des spécifications en termes de moyens (nature et dosage des
constituants) L’approche performantielle (nouvelle démarche) : définit des stipulations en termes de résultats, donc de performances définit des seuils : porosité, coefficient de diffusion Cl-, … Intérêt d’une protection du béton par systèmes de peinture Prolonger la durée d’utilisation de la structure Limiter les effets du milieu extérieur (CO2, Cl-, …)
17/24
Intervenant - date
18
Enquête de CONREPNET Etude de 250 infrastructures réparées en Europe
Age des réparations 0-5 ans 6-10 ans 11-25 ans
Pour
cent
age
0
20
40
60
80
100 Réussite
Échec
0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-100 0
20
40
60
Age de la structure lors de la réparation
Nom
bre
Principales causes d'échecs : Corrosion
Fissuration
Décollement
Principales causes de détérioration Fréquence (%) Succès (%)
Corrosion 54 % 50 %
Défaut de construction 18 % 90 %
Gel 12 % 25 %
Fissures 9 % 65 %
Réaction alcali granulat 5 % 20 %
Réparation des infrastructures en Europe
18/24
Intervenant - date
Protection de surface au sens de la norme NF EN 1504 - Produits et systèmes pour la protection et la réparation des structures en béton
Protection par systèmes de peinture
Revêtements – tableau 1 de EN 1504-2
EN 1062-6 Perméabilité au CO2 SD > 50 m
EN ISO 7783 Perméabilité à la Vapeur d’Eau SD < 5 m (perméable)
EN 1062-3
Absorption capillaire et perméabilité à l’eau
w < 0,1 kg/m².h0,5
EN 1542 Adhérence par essais d’arrachement > 0,8 MPa syst flexible > 1 MPa syst rigide
Un noyau dur d’essais obligatoires correspondant à la fonction de base attendue de tous revêtements de protection
19/24
Intervenant - date
Guide d’application GA P18-902 - Recommandations pour la sélection des systèmes de protection de surface destinés aux ouvrages de génie civil
Protection par systèmes de peinture
Le guide s’applique aux produits et systèmes destinés à des constructions
en génie civil, neuves ou anciennes 2 niveaux de performances :
niveau de performance 1 : correspond au niveau de la norme NF EN
1504-2
niveau de performance 2 : niveau plus élevé
Des essais complémentaires optionnels
20/24
Intervenant - date
Chapitre 11 (Peintures) du fascicule 65
Protection par systèmes de peinture
Applicable pour les constructions neuves
Niveau de performance 2 du GA P18-902 adapté aux ouvrages de génie civil
Mise en œuvre : - Critères d’acceptabilité du subjectile - Préparation de surface - Mode d’exécution
Garantie d’aspect
Classes d’exposition Epaisseur sèche (µm)
X0, XC1, XC3, XC4, XD1, XF1 300
XD2, XD3, XF2, XF3, XS1 500
XF4, XS3 1000
Epaisseur sèche nominale pour une garantie d’aspect de 10 ans
21/24
Intervenant - date
Règlement particulier actuel
Marque ACQPA
Revêtement par peinture des bétons de tunnels et de ponts
Fonctions attendues : - Amélioration de la sécurité avec la facilitation du guidage de l’usager - Amélioration de l’entretien des parois en facilitant le nettoyage - Amélioration de la luminosité d’où diminution de l’énergie associée à l’éclairage - Diminution de la pénétration des agents agressifs - Amélioration de l’esthétique
Essais de qualification : - Essai pratique d’applicabilité - Mesures d’épaisseur sur film - Essai de lessivabilité - Essai de résistance au vieillissement artificiel - Essai de résistance à la traction
22/24
Intervenant - date
Futur règlement particulier
Marque ACQPA
Revêtement par peinture des bétons de génie civil
Fonctions attendues : - Fonctions esthétique / décoration - Amélioration de la durabilité des ouvrages par une protection de surface
Environnement : classes définies par la norme NF EN 206 et non NF EN ISO 12944.2 Classes de certification : 3 selon l’épaisseur sèche (300, 500 et 1000 µm)
Qualification en laboratoire :
- Essais précédents - Essais de la norme NF EN 1504-2 - Niveau de performance 2 (GA P18-902)
23/24
Intervenant - date
50 % du budget de l’Europe pour la construction est affecté à la réhabilitation ou à la remise à neuf d’infrastructures détériorées
Des évolutions importantes au niveau de la réglementation et de la certification
Révision du guide d’application GA P18-902 « Recommandations pour la sélection de systèmes de protection de surfaces destinées aux ouvrages de génie civil »
Révision du fascicule 65 : Chapitre « Peinture » revu avec des notions de protection et de garanties sur l’aspect et parfois la couleur
Futur règlement particulier de l’ACQPA pour les revêtements par peinture des bétons de génie civil (NF EN 1504 + GA P18-902)
Futur règlement particulier de l’ACQPA pour la qualification des opérateurs peinture pour béton
Conclusion
24/24