Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les bétons à ultra-haute performance (BUHP) sont de plus en plus utilisés comme éléments de façades ou d’intérieur. Leur formulation et des conditions de coffrage spécifiques induisent un aspect minéral uniforme après décoffrage. Leurs caractéristiques de surface peuvent néanmoins favoriser l’apparition de taches et d’efflorescences et influencer l’adhésion des revêtements protecteurs. Il est donc nécessaire de cerner les agressions/taches que subira le BUHP lors de son exposition afin d’effectuer le traitement de surface adéquat.
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Matthieu HORGNIES : Docteur en Sciences et Génie des matériaux - Ingénieur de Recherche, Groupe Microstructuration, Centre de Recherche LAFARGE
INTRODUCTION
Contrairement aux bétons plus classiques, la formulation des bétons à Ultra-Haute Performance (BUHP) se caractérise par un empilement granulaire spécifique, la présence de fines particules et un faible ratio eau/ciment. Outre des propriétés mécaniques inégalées dans le domaine des bétons, ce type de formulation permet d'obtenir des éléments très esthétiques aux formes potentiellement complexes tout en contrôlant finement la texture de surface. Le champ d'application de ce type de béton est donc en pleine expansion, permettant ainsi aux architectes de réfléchir à des projets de plus en plus ambitieux.
Une formulation de type BUHP, au contact d'un moule, permet d'induire une surface sensiblement plus lisse que pour d'autres types de béton et relativement peu perméable (aux liquides comme aux gaz). Cette très faible perméabilité assure une très longue durabilité structurale. Néanmoins, le très faible taux de porosité des BUHP (et plus particulièrement à leur surface) est synonyme de très petits diamètres de pores (proches de la dizaine de nanomètres). Cette microporosité ouverte est principalement responsable de la dégradation de l'esthétique des surfaces par encrassement : les poussières, les colorants (ou les tanins) peuvent en effet s'immiscer au sein de ces micropores et devenir très difficilement délogeables/nettoyables. Cette microporosité est aussi à l'origine de phénomènes de condensation/séchage d'eau au niveau capillaire qui peuvent induire, sous certaines conditions, l'apparition de zones blanchâtres à base de sels de calcium. Enfin, cette microporosité ouverte influence grandement l'adhésion entre le BUHP et les revêtements de protection qui sont habituellement déposés quelques semaines après démoulage des pièces.
De par ces informations, on comprendra facilement que les conditions de coffrage et de stockage après démoulage peuvent influencer fortement les propriétés de surface des BUHP. Par exemple, l'adhésion de certains vernis et la croissance de certains agents biologiques (algues) peuvent être influencées par la microtexture et la topographie du béton induite lors du coffrage. Pour éviter les dégradations d'ordre esthétique, des fonctionnalisations de type hydrophobe ou hydrophile pourront alors être recherchées via le dépôt de revêtements de protection.
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- Version courante de févr. 2020 par Matthieu HORGNIES
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Spécificités des surfaces5. Conclusions générales
Les surfaces de BUHP ont des caractéristiques topographiques particulières, comme un aspect homogène et très lisse, liées à la formulation de ce type de béton (empilement espacé, superplastifiants, beaucoup de fines particules, rapport eau/ciment faible). De plus, les conditions de moulage (nature du moule, agents de décoffrage), de stockage (durée, humidité relative) sans oublier les possibles traitements post-démoulage (gommage, sablage, nettoyage) peuvent impacter plus ou moins fortement la composition chimique de surface, la microporosité ouverte de surface et sa rugosité.
Dans certains cas, de nouvelles fonctionnalités, de type hydrophobe et protégeant la surface des taches aqueuses, pourront apparaître. Néanmoins, il apparaît que dans la plupart des conditions de moulage/stockage, le BUHP peut être sensible au tachage (par des colorants, des poussières, algues, etc.) à cause de sa microporosité ouverte. Seules certaines conditions permettent d'amoindrir cette sensibilité au tachage mais le recouvrement par un vernis de protection sera très souvent recommandé.
Ces revêtements sont de plusieurs types (à base acrylique, polyurée, siloxane, etc.) en fonction des niveaux de protection et de durabilité exigés. Certains vernis dits autonettoyants apparaissent comme les plus prometteurs pour protéger la surface des salissures grâce à l'action oxydante des pigments photocatalytiques qu'ils contiennent et des propriétés super-hydrophiles induites sous expositions UV. Par contre, le nettoyage solvanté direct du BUHP est peu recommandé pour enlever de possibles taches ou résidus de décoffrage étant donné la forte imprégnation des solvants dans le BUHP.
L'esthétique du BUHP est aussi confrontée à un problème bien particulier appelé efflorescences : elles apparaissent plus ou moins fortement après démoulage (selon les conditions de stockage) du fait du faible séchage des micropores et de la forte concentration en ciment dans la formulation. Le dépôt d'un vernis de protection peut permettre de diminuer les flux d'humidification/séchage responsables de ce phénomène mais cela peut rester insuffisant sous certaines conditions de cure/stockage en ce qui concerne le BUHP.
Enfin, quel que soit le type de vernis de protection employé, la question de l'adhésion sur une surface aussi lisse et faiblement microporeuse que celle du BUHP reste importante. D'une manière générale, il est conseillé d'ouvrir la microporosité de surface du BUHP et d'augmenter la rugosité (par gommage...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - VERNET (C.P.) - Ultra-Durable concretes: structure at the micro- and nanoscale. - MRS Bulletin. 2004, 5, 324-327.
-
(2) - De LARRARD (F.),, SEDRAN (T.) - Optimization of ultra-high-performance concrete by the use of a packing model. - Cement and Concrete Research, 1994, 24, 997-1009.
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(3) - De LARRARD (F.) - Concrete mixture proportioning. - E & FN Spon, London, United Kingdom, 1999.
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(4) - BEN AIM (R.) - Étude de la texture des empilements de grains. Application à la détermination de la perméabilité des mélanges binaires en régime moléculaire, intermédiaire, laminaire ; - PhD Thesis. Université de Nancy (France), 1970.
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(5) - VERNET (C.), LUKASIK (J.), PRAT (E.) - Nanostructure, porosity, permeability, and diffusivity of Ultra High Performance Concretes (UHPC). - Proceedings International Symposyum on High Performance Concrete and Reactive Powder Concrete. Edited by Aitcin, P.C. and Delagrave, Y., 1998, 17–35.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Béton et poudres réactives.
-
Analyse de surface par ESCA.
-
Béton hydraulique – mise en œuvre.
-
Mise en peinture des plastiques.
ANNEXES
ISO Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) – Test method for self-cleaning performance of semiconducting photocatalytic materials – Measurement of water contact angle, ISO/FDIS 27448.
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