Béton Pathologies et durabilité

Béton : formulation et environnement

Adapter la formulation des bétons à leur environnement tel est le thème de la semaine.

L'enquête à lire en rubrique « Architecture & Urbanisme » dans « Le Moniteur » n° 5752 du 21 février 2014 évoque les bétons « de site », des « recettes de terroir » élaborées à partir des éléments disponibles sur place, avec l'idée d'orchestrer une symbiose quasi parfaite entre béton et environnement. Mais il peut arriver que ce dernier se révèle « agressif » : corrosion accélérée en milieu marin ou acide, biodétérioration, situation d'incendie, etc. Les composants du matériau doivent alors être choisis en fonction de classes d'exposition ou d'une approche performantielle. Elles vous sont présentées dans le Cahier pratique de cette semaine. Lutter contre les pathologies du béton, anticiper les agressions extérieures et rendre les ouvrages durables : tels sont les enjeux de cette nécessaire adéquation.

Jean-Michel Torrenti et Loïc Divet, auteurs de ce Cahier pratique, sont tous deux ingénieurs à l'Institut français des sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux (Ifsttar). Ils ont mis à jour, pour cette édition, l'article « Pathologies et durabilité des bétons » paru dans le « Complément technique » de septembre-octobre 2012 aux Éditions Le Moniteur.

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Béton : pathologies et durabilité

De nombreuses structures construites par les Romains sont la preuve que le béton peut être un matériau très durable : le Panthéon de Rome en est un bon exemple. Plus récemment, des structures toujours utilisées comme la maison Hennebique à Bourg-la-Reine ou le pont de Boutiron près de Vichy, construit en 1912 par Freyssinet, montrent que les bétons modernes peuvent aussi être très durables. A contrario, des ouvrages bien plus récents ont dû être réparés, voire remplacés.

Une structure en béton n'est durable que par rapport à un environnement donné et une durée d'utilisation de projet initialement prévue par le maître d'ouvrage et le maître d'œuvre ; c'est pourquoi la normalisation actuelle, et notamment la norme NF EN 206-1 relative à la spécification, aux performances, à la production et la conformité du béton, fait référence à des classes d'exposition. Ces classes traduisent les attaques et risques de corrosion que chaque partie d'ouvrage subira au cours de son utilisation. Et c'est en fonction de l'environnement et des risques d'agressions auxquels la structure va être soumise pendant sa durée de service que sont optimisés les performances du béton, l'enrobage des armatures et, plus généralement, la durabilité de la structure.

Après la présentation de ces classes d'exposition, sont passées en revue les principales pathologies des structures en béton et la manière dont elles sont prises en compte dans le contexte normatif. La dernière partie est consacrée aux approches performantielles en cours de développement.

Jean-Michel Torrenti

Ingénieur des ponts, des eaux et forêts, directeur adjoint R&D du département « Matériaux et structures » de l'Institut français des sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux (Ifsttar).

Loïc Divet

Ingénieur en chef des travaux publics de l'État, responsable du laboratoire « Comportement physico-chimique et durabilité des matériaux » (CPDM) du département « Matériaux et structures » de l'Institut français des sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux (Ifsttar).

Références

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[26] Kalifa P., Pardon D., Menneteau F. D., Gallé C., Chené G., Pimienta P., « Comportement à haute température des bétons à hautes performances : de l'éclatement à la microstructure », Cahier du CSTB, n° 3435, décembre 2002.

[27] FNTP, Méthodologie d'application du concept de performance équivalente des bétons, Recommandations professionnelles provisoires, mars 2009.

[28] LCPC, Maîtrise de la durabilité des ouvrages d'art en béton ? Application de l'approche performantielle, Recommandations provisoires, décembre 2009.

[29] Ait-Mokhtar K. et al., « Experimental investigation of the variability of concrete durability properties », Cement and Concrete Research, 45, 2013.

[30] FIB, « Model code for service life design », Fib Bulletin n° 34, 2006.

[31] Polder R. B., van der Wegen G., Boutz M., Performance based guideline for service life design of concrete for civil engineering structures - The present approach in the Netherlands, International RILEM Workshop on Performance Based Evaluation and Indicators for Concrete Durability, Madrid, 19-21 mars 2006.

[32] Deby F., Approche probabiliste de la durabilité des bétons en environnement marin, thèse de l'université de Toulouse, 2008.

[33] Applet, Durée de vie des ouvrages en béton armé. Approche prédictive, performantielle et probabiliste. Recommandations du projet ANR-APPLET, coédition IFSTTAR-CERIB, 2012.

[34] Edvardsen C., The consultant's view on service life design, 2nd International symposium on Service Life Design for Infrastructure, Delft, 2010.

Textes officiels

Arrêté du 30 mai 2012 relatif à la composition du cahier des clauses techniques générales applicables aux marchés publics de travaux de génie civil, JO du 8 juin 2012.

Arrêté du 6 mars 2008 modifiant le décret n° 93-1164 du 11 octobre 1993 modifié relatif à la composition du cahier des clauses techniques générales applicables aux marchés publics de travaux et approuvant ou modifiant divers fascicules, JO du 18 juin 2008.

Cahier des clauses techniques générales applicables aux marchés publics de travaux - Fascicule 65 - Exécution des ouvrages de génie civil en béton armé ou précontraint (document annexé à l'arrêté du 30 mai 2012 - Arrêté du 6 mars 2008).

Ouvrages

Ollivier J.-P., Vichot A., La durabilité des bétons, Presses de l'École nationale des ponts et chaussées, 2008.

Ollivier J.-P., Torrenti J.-M., Carcassès M., Propriétés physiques du béton et de ses constituants, Hermes Science, 2012.

Normes

NF EN 197-1 (avril 2012) : Ciment, partie 1 : composition, spécification et critères de conformité des ciments courants.

NF EN 206-1/CN (décembre 2012) : Béton - Partie 1 : spécification, performances, production et conformité. Complément national à la norme EN 206-1.

NF EN 1992-1-1 (octobre 2005) : Eurocode 2 ? Calcul des structures en béton - Partie 1-1 : règles générales et règles pour les bâtiments. (4e tirage, mai 2013).

NF EN 1992-1-1/NA (mars 2007) : Eurocode 2 ? Calcul des structures en béton - Partie 1-1 : règles générales et règles pour les bâtiments.

Annexe nationale à la NF EN 1992-1-1:2005.

NF EN 10080 (septembre 2005) : Aciers pour l'armature du béton - Aciers soudables pour béton armé - Généralités.

NF EN 12620 (août 2003) : Granulats pour béton.

NF P15-317 (septembre 2006) : Liants hydrauliques - Ciments pour travaux à la mer.

NF P18-424 (mai 2008) : Bétons ? Essai de gel sur béton durci ? Gel dans l'eau ? Dégel dans l'eau.

NF P18-425 (mai 2008) : Bétons ? Essai de gel sur béton durci ? Gel dans l'air ? Dégel dans l'eau.

NF P18-454 (décembre 2004) : Béton ? Réactivité d'une formule de béton vis-à-vis de l'alcali-réaction ? Essai de performance.

NF P18-459 (mars 2010) : Essai pour béton durci - Essai de porosité et de masse volumique.

XP P18-420 (juin 1995) : Béton ? Essai d'écaillage des surfaces de béton durci exposées au gel en présence d'une solution saline.

XP P18-461 (juin 2012) : Essai sur béton durci - Essai accéléré de migration des ions chlorure en régime stationnaire - Détermination du coefficient de diffusion effectif des ions chlorure.

XP P18-462 (juin 2012) : Essai sur béton durci - Essai accéléré de migration des ions chlorure en régime non-stationnaire - Détermination du coefficient de diffusion apparent des ions chlorure.

XP P18-463 (novembre 2011) : Essai de perméabilité aux gaz sur béton durci.

XP CN/TS 12390-11 (mai 2010) : Essai sur béton durci - Partie 11 : détermination de la résistance du béton à la pénétration des chlorures, diffusion unidirectionnelle.