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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Les différents critères esthétiques recherchés1. Spécificités des surfaces
Cette section explicite comment les paramètres de fabrication (composition, moulage) et les traitements dits de post-démoulage peuvent influencer les propriétés de surface du BUHP durci, sa capacité à s'encrasser et, par la même occasion, l'adhérence des revêtements de protection.
1.1 Spécificité de la formulation
La formulation des BUHP se caractérise particulièrement par un faible ratio eau/ciment (E/C < 0,3 en général), l'utilisation de superplastifiants et un empilement granulaire spécifique [1][2]. La mise en œuvre du béton frais peut être caractérisée via la mesure de l'étalement (norme NF EN 12350-5). Dans le cas des BUHP, l'étalement peut se situer généralement entre 250 et 300 mm. La distribution granulaire du BUHP peut être composé de plusieurs tailles de particules (mélange polydispersé avec une différence jusqu'à plusieurs ordres de grandeur entre les plus petites et les plus grosses particules). En contact avec des surfaces dures telles que des moules ou des granulats, l'empilement granulaire à la surface décroit à cause de la restriction des mouvements des particules adjacentes à la surface. Pour des granulats de même taille, il a été démontré que l'empilement granulaire peut être réduit au voisinage d'une surface. De plus, l'épaisseur de la zone contenant des particules de même taille est de rugosité égale à la moitié du diamètre de la particule [3][4]. Par conséquent, un enrichissement en fines particules de la couche de surface apparaît dans des systèmes polydispersés (tels que les bétons) de par cet « effet de bord ». Ce type de formulation aboutit ainsi à un empilement granulaire avec un sur-remplissage des interstices par un empilement dense de fines particules : chaque grain de gamme granulaire i est alors entouré par plusieurs couches de particules de gamme granulaire i-1 [3][5]. Comparée à des formulations plus courantes de béton (de type B25, architectonique ou auto-plaçant) la surface d'un BUHP se caractérise par une faible porosité totale, des tailles de pores très faibles (microporosité) mais aussi une très fine rugosité.
Le 1 résume ces différences qui sont pratiquement d'un ordre de grandeur entre un béton courant et un BUHP, en ce qui concerne les diamètres critiques de pores (mesurés par porosimétrie à intrusion de mercure) et...
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Spécificités des surfaces
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.
-
(3) - De LARRARD (F.) - Concrete mixture proportioning. - E & FN Spon, London, United Kingdom, 1999.
-
(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.
-
(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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