Centre d'Études des Tunnels

www.cetu.developpement-durable.gouv.fr

Mastère Tunnels et Ouvrages Souterrains

Module 6 : Gestion du patrimoine

Catherine LARIVE

2. 2 : Désordres et pathologiesTerminologie

Désordres des revêtements en béton

Bloc 2 : connaissance de l’ouvrage

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Plan

TerminologieDocuments de référencePrincipaux désordres des bétons

Bétons coffrésBétons projetés

Les désordres liés à l’eau ou au gel-dégel sont traités séparément

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Terminologie généraleNécessité de clarifier et de préciser le sens des mots utilisés

• Défaut

• Malfaçon

• Dégradation

• Altération

• Désordre

• Avarie

• Pathologie

• Diagnostic

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Défaut :Imperfection, ponctuelle ou systématique, le plus souvent apparue dès la construction.

Exemples de défauts :

• Défauts d’aspect des parements

• Défaut d’alignement des moellons d’une maçonnerie

• Déformation d’un anneau de béton liée à celle du coffrage

Les termes suivants sont classés par ordre de gravité croissante : défaut, malfaçon, désordre

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Exemple de défaut : déformation locale du coffrage

Les défauts peuvent être visibles ou invisibles.

On devrait réserver ce terme à des imperfections sans incidence sur la sécurité et la pérennité des structures.

A noter toutefois qu'un défaut peut être un facteur aggravant.

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S

Elle résulte d’une tâche manifestement mal exécutée ou de spécifications non respectées.

Exemples de malfaçons :

• Ségrégations ou reprises de bétonnage mal faites en béton coffré

• Venues d’eau en tunnel étanché, dénotant une blessure de la feuille d’étanchéité

• Armatures mal positionnées en béton armé

Malfaçon

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Exemple de malfaçons : drains écrasés ou bouchés

Les opérations de réception (en priorité) et/ou les inspections détaillées initiales (en complément) doivent permettre de détecter toutes les malfaçons, qui ont le plus souvent des répercussions sur le fonctionnement ultérieur de la structure.

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Dégradation, altération :

Terme général indiquant l’action destructive, lente et continuelle, à laquelle sont soumis les matériaux et les structures.

Termes associés : érosion, vieillissement

Exemple de dégradation des grès tendres du tunnel de Malpas

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On appelle ainsi tout problème affectant un élément ou une partie d’ouvrage, se manifestant soit progressivement, soit brutalement, et qui dénote une évolution. C’est un “symptôme”.

Exemples de désordres :• Fissures, déformations, écaillage• Altération de mortiers, moellons, bétons•Colmatage des drains, •etc. (près de 50 fiches dans le catalogue des désordres)

Les causes sont multiples :• Vieillissement des matériaux• Comportement du terrain encaissant• Action des eaux, • etc.

Désordre ou Avarie (terme SNCF)

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Exemple de désordre

Chute brutale d’une instabilité potentielle

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Surface fortement avariée...

Béton projeté tombé en calotte : projection mal conduite et sous-épaisseurs , sur un terrain schisteux,

humide et instable, soumis au gel prolongé

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• Désordre « éteint »: cause supprimée mais traces visibles (ex: maçonnerie régénérée, mais déformation apparente)

• Désordre « dormant »: peut être réactivé par une modification des conditions locales

• Désordre « actif »: entretenu par les conditions courantes

• Activité continue (ex: altération chimique)

• Par à-coups (ex: déformation, fissures, écaillage)

Niveau d’activité d’un désordre :

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Par analogie avec les maladies humaines, on peut définir la pathologie d'un ouvrage comme la « science qui traite de tous les désordres survenus, soit dans la disposition matérielle des organes soit dans les actes qu'ils remplissent. » [Littré, 1872]

Pour déterminer une pathologie, on est amené à rechercher des « désordres associés ».

Pathologie

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Désordres associésD

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Exemple de pathologie : action des terrains encaissant

écaillage

fissuresFlyschs

Anhydrites

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C'est «l'art de reconnaître les maladies par leurs symptômes et de les distinguer les unes des autres.»

Le diagnostic doit identifier la pathologie, statuer sur la cause des désordres, les facteurs qui les déclenchent ou les entretiennent et l'évolution probable de la situation.

Diagnostic :

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Document de référence ‘tunnels canaux’

Le plus ancien (2002)

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Documents de référence ‘tunnels routiers’

2004 - en cours d’actualisation18

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Document de référence ‘ouvrages souterrains’

Large spectreFrançais / Anglais

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Désordres affectant les bétons coffrés

Défauts d’aspectFissures

cas particulier des fissures de retraitÉcaillage mécaniqueÉpaufrures Mauvais clavageDésordres affectant les joints de bétonnageAltération des bétonsÉclatements dus à la corrosion des armatures

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Défauts d’aspectsSouvent liés à la mise en œuvre

Cf. Guide technique LCPC sur tous les types de parement d’OA

Faïençage dense Bullage (ou soufflage) St Vallier, 26)

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Défauts d’aspects

Variations de teinte, dues à l’huile de décoffrage, Les Monts, 73.

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Défaut supprimé par un changement d’huile de décoffrage, masqué par la mise en peinture

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Nids de caillouxZone de granulats sans fines, parfois cachée par pellicule de laitance (se détecte par les sons creux)

Porte ouverte à la corrosion en cas de présence d’armatures Point faible du béton (chlorures, gel-dégel…)

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Nids de cailloux

La zone dégradée peut être de grande dimension.

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Fissures structurelles

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Cas particulier des fissures de retrait dans un revêtement non armé

• Ni défaut, ni désordre mais levées comme telles pour la bonne connaissance de l’ouvrage et l’analyse de son évolution

• Elles peuvent générées certains désordres (venues d’eau, déformations du profil)

• Leur évolution peut se prolonger pendant de nombreuses années ; fissures traversantes

• Ouvertures de quelques mm• Pas de désaffleurement (sauf en

cas de revêtement mince)

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Fissures structurelles longitudinales

Fissure longitudinale en béton coffré liée à une déformation du revêtement sous la poussée du terrain encaissant. La fissure s'exprime le long d'une reprise de bétonnage.

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Fissures obliques

Réseau de fissures obliques dans une voûte en béton déformée par une poussée du terrain de couverture.

Un morceau de béton est déjà tombé par rupture en rein.

Une des fissures est équipée d’un fissuromètre.

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Fissure structurelle transversale

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Fissure transversale avec désaffleurement et zone humide

Seule cette fissure transversale a autant évolué.

Elle s'étend du piédroit sud au nord.

Son ouverture est passée de 0,4 à 1mm en 12 ans, et s’est couplée à un désafleurement et une zone humide.

De plus,ce plot est armé, puisque des spectres d'armatures sont visibles ; les archives du CETU ne contiennent aucune trace de cet aménagement.

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Fissure structurelle transversale

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Levé correspondant au cas précédent

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Fissures en lunules

• Rupture provoquée par l’appui du coffrage sur l’anneau précédemment coulé

• Parfois associé à un mauvais clavage à l’about de l’anneau précédent (prouvé par un son creux)

• défaut d’exécution : demander l’injection (résine époxy) ; impératif si désaffleurement, toujours conseillée car évolutif

Sens du bétonnage

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Écaillage mécaniqueSchémas du mécanisme

1 – Fissures de traction à l’extrados 2- Fissure de cisaillement à l’intrados 3- La racine de l’écaille cède; l’écaille sonne le creux, elle est instable.

Cas d’une poussée horizontaleCf. exemple des Flyschs à Tende

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Écaillage mécanique

Tunnel canal de Mauvages (Canal de la Marne au Rhin)

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Épaufrure Peut parfois sembler d’origine mécanique

Épaufrure à la base de l’appui d’une dalle de ventilation, survenue probablement lors du décoffrage

À gauche, subsiste une écaille non encore tombée

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Épaufrure Le plus souvent due à des chocs de PL

Élément préfabriqué mince épaufré par un choc (traces de frottements)

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Épaufrure Dans les voussoirs, liée à la manutention

• Épaufrure d’angle (peu nette ici)

• Fissure longitudinale liée à la pose d’un voussoir de clé (affecte un voussoir)

• Fissure oblique (liée à la préhension?)

• A noter également l’humidité due aux fuites au niveau des joints

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Souvent totalement invisible (remplissage incomplet du coffrage en clé), se détecte par des sons creux (si épaisseur < 10-15 cm)

Fenêtre de reconnaissance ouverte sur une zone sonnant fortement le creux

(vide extrados de 27 cm par défaut de bétonnage)

Même malfaçon dans un béton non armé. La feuille d’étanchéité est en surface. On aperçoit aussi des traces de rouille liées à l’oxydation du coffrage

Mauvais clavage

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Mauvais clavage• Même peu marqué, il reste problématique pour

le compartimentage de l’étanchéité (exemple du 1er tube du tunnel de Toulon)

• Important, il peut conduire à des instabilités (le soutènement provisoire devient définitif !)

Vide d'origine à l'extrados de bétons ± altérés(revêtement sonnant creux et instable autour de l'ouverture)

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Désordres des joints de bétonnage

Affectent : • les lèvres des joints entre anneaux :

épaufrure, écaille, fissure, altération

• ou le remplissage des joints : attention, le ragréage des joints creux est une opération répandue, mais néfaste car ces joints se décollent dans le temps (retrait, mouvements thermiques alternés…) et risquent de tomber

• Les ragréages doivent être sondés au marteau systématiquement lors des inspections

Joint ragréé décollé dans le tunnel de Baza (07)

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Désordres dus aux joints hydrogonflants

Joint posé trop près du parement et distance trop grande entre armatures

Écaille (7-8 cm d’épaisseur sur un revêtement de 23cm)

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Altération des bétons

Stade précoce : dépôts d’exsudats calcaires ou efflorescences, résultant d’une dissolution interne

Stade ultime : poches meubles, sans liant. On distingue le coulis d’injection de voûte qui a partiellement régénéré l’ancien béton (T. canal de Ruyaulcourt, 59)

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Altération des bétons

Les bases de piédroit sont particulièrement attaquées (gel-dégel, chlorures)

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Corrosion des armatures

Armatures affleurantes

Éclatements du béton dus au foisonnement de l’acierMauvais positionnement des armatures

ou forte porosité de surface

Béton ancien

Béton récent

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Désordres affectant les bétons projetés

Enrobage insuffisant du treillis soudé (malfaçon)

Faïençage d'un béton projeté sur rocher humide

Intérêt d’un renforcement mécanique par des fibres (métalliques ou synthétiques)

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Désordres affectant les bétons projetés

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Merci de votre attention !

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