Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La réaction sulfatique interne par formation différée d'ettringite a été découverte dans des éléments préfabriqués étuvés. Depuis quelques années seulement, elle a été identifiée comme responsable de désordres susceptibles d’endommager des structures coulées en place dont le béton a atteint des températures élevées. Cet article présente tout d’abord les mécanismes de cette réaction, et les différents types d’ettringite. Sur la base de la description des désordres, il décrit ensuite la pathologie et la gestion des ouvrages malades, puis la prévention qu’il convient de mettre en place. Des recherches fondamentales et appliquées sont encore nécessaires pour améliorer les connaissances actuelles.
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Bruno GODART : Directeur technique Ouvrages d'Art au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)
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Loïc DIVET : Chef de la division Physico-chimie des Matériaux au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)
INTRODUCTION
La réaction sulfatique interne (RSI) par formation différée d'ettringite est une cause de désordres susceptibles d'endommager sévèrement des ouvrages en béton.
Les premiers cas sont apparus à l'étranger, à partir de 1987, dans certaines pièces préfabriquées qui avaient été soumises à un traitement thermique inadapté à la formulation et à l'exposition du béton (comme, par exemple, des traverses de chemin de fer).
Ce phénomène a été observé en France, à partir de 1997, sur des ponts dont le béton avait été coulé en place. Il s'agit essentiellement de parties d'ouvrages massives (piles, chevêtres sur piles ou culées, etc.) en contact avec l'eau ou soumises à une forte humidité.
À la différence des réactions sulfatiques plus classiques, où les sulfates agressent le béton depuis l'extérieur en provoquant une dégradation progressive de la surface vers le cœur de la pièce, la RSI affecte l'ensemble du béton sans faire appel à une source extérieure de sulfates. Elle se manifeste alors par un gonflement du matériau et une fissuration de la structure.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de juin 2024 par Bruno GODART, Loïc DIVET
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Mécanisme de la réaction sulfatique interne
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4. Conclusion
La réaction sulfatique interne par formation différée d'ettringite a été découverte il y a une vingtaine d'années dans des éléments préfabriqués étuvés, et c'est seulement depuis une dizaine d'années que l'on sait qu'elle peut affecter des structures coulées en place dont le béton a atteint des températures élevées. Cette découverte assez récente explique le peu d'études et de recherches qui lui ont été consacrées jusqu'à présent.
Que ce soit au niveau de la compréhension des phénomènes, de l'étude des mécanismes de gonflement, de la modélisation du comportement du matériau et des structures, et du traitement des ouvrages, des recherches fondamentales et appliquées sont encore nécessaires pour améliorer nos connaissances dans ces domaines.
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En matière de pathologie, il convient de noter que la situation est plutôt rassurante en termes de sécurité dans la mesure où l'évolution dans le temps des ouvrages atteints de réaction sulfatique interne est suffisamment progressive pour laisser le temps aux gestionnaires de ces ouvrages de prendre les décisions adaptées. Par contre, en terme de gestion, ces structures malades posent des problèmes difficiles, car il n'existe pas de solution éprouvée et pérenne pour réparer ces ouvrages qui ne manqueront pas de poser des problèmes de durabilité.
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En matière de prévention, il convient de noter le travail important mené par le LCPC avec l'aide de l'industrie cimentière et de la profession du génie civil pour mettre au point des recommandations destinées à éviter l'apparition de nouveaux désordres, et ceci malgré le niveau relativement faible de connaissances sur le sujet. Des efforts ont également été déployés pour mettre au point un essai accéléré d'expansion d'un béton atteint de RSI, avec l'objectif d'aller vers une démarche performantielle.
Rendez-vous est donné dans une dizaine d'années pour évaluer si cette politique de prévention a bien atteint ses objectifs.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HORNAIN (H.), ROUGEAU (P.) - Dégradations du béton liées à l'action des sulfates et aux phénomènes d'alcali-réaction - in Grandeurs associées à la Durabilité des Bétons sous la direction de G. Arliguie et H. Hornain, Presses de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, pp. 205-262 (2007).
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(2) - DELOYE (F.X.) - Action conjuguée du soufre et des alcalins dans les réactions liants-granulats au sein du béton - Bulletin de liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées, 161, pp. 41-49 (mai-juin 1989).
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(3) - TAYLOR (H.F.W.), FAMY (C.), SCRIVENER (K.) - Review : Delayed Ettringite Formation - Cement and Concrete Research, vol. 31, n° 5, pp. 683-693 (2001).
-
(4) - DIVET (L.) - Les reactions sulfatiques internes au béton : contribution à l'étude de la formation différée de l'ettringite - Etudes et Recherches des Laboratoires des Ponts et Chaussées, Ouvrages d'art, OA 40, 227 p. (2001).
-
(5) - GLASSER (F.P.) - The stability of ettringite in International...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Alcali-réaction dans les structures en béton – Mécanisme, pathologie et prévention
-
Pathologie et travaux d'entretien dans le bâtiment – Évolution
NORMES
-
Ciment – Partie 1 : Composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants. - NF EN 197-1 -
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Amendement A1 à la norme NF EN 197-1. - NF EN 197-1/A1 -
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Béton – Partie 1 : spécification, performances, production et conformité. - NF EN 206-1 -
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Amendement A1 à la norme NF EN 206-1. - NF EN 206-1/A1 -
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Amendement A2 à la norme NF EN 206-1. - NF EN 206-1/A2 -
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Applications ferroviaires – Voie – Traverses et supports en béton – Partie 1 : Prescriptions générales. - EN 13230-1 -
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Règles communes pour les produits préfabriqués en béton. - NF EN 13369 -
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Amendement A1...
1.1 Organismes – Fédérations – Associations
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Association française de génie civil – AFGC
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Laboratoire central des Ponts et Chaussées
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Service d'études techniques sur les transports, les routes, les autoroutes et leurs aménagements
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