Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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The internal sulfate reaction by the deferred formation of ettringite was discovered in steamed precast elements. It was identified only a few years ago as being responsible for disorders likely to damage cast-in-place structures where the concrete of which has reached high temperatures. This article starts by presenting the mechanisms of thios reaction and the various types of ettringite. On the basis of the description of the disorders, it then describes the pathology and management of sick structures and the prevention to be implemented. Fundamental and applied researches are still necessary in order to improve the current knowledge.
Auteur(s)
-
Bruno GODART : Directeur technique Ouvrages d'Art au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)
-
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.
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VERSIONS
- Version courante de juin 2024 par Bruno GODART, Loïc DIVET
DOI (Digital Object Identifier)
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Pathologie et gestion des ouvrages malades
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1. Mécanisme de la réaction sulfatique interne
Le phénomène de réaction sulfatique interne (RSI) résulte de la formation différée d'un minéral dénommé « ettringite » et de formule chimique 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O.
Cette formation retardée de l'ettringite est susceptible de provoquer une expansion qui se manifeste par l'apparition, à la surface du béton, d'une fissuration multi-directionnelles à maille relativement large.
Mais, l'ettringite n'est pas systématiquement délétère pour le béton puisqu'il s'agit d'un produit normal de l'hydratation des ciments. C'est pourquoi, nous donnons ci-après quelques informations sur les différents types d'ettringite rencontrés dans les bétons.
1.1 Différents types d'ettringite
Aujourd'hui, plusieurs termes sont employés dans la littérature pour bien distinguer les différents modes et échéances de formation de l'ettringite dans le béton. On distingue alors trois types d'ettringite qui peuvent coexister dans un même béton. Nous retiendrons la dénomination proposée par l'association française de Génie civil, qui résulte des travaux du groupe GranDuBé (Grandeurs associées à la durabilité des bétons) :
-
de formation primaire qui ne provoque pas d'expansion ;
-
de formation secondaire qui peut provoquer une expansion ;
-
de formation différée, consécutive à une élévation de température subie par le béton au jeune âge, qui peut aussi provoquer une expansion.
1.1.1 Ettringite de formation primaire
Cette ettringite correspond à un produit issu de l'hydratation des ciments qui se forme par réaction entre le régulateur de prise (gypse, hémihydrate, anhydrite) et l'aluminate tricalcique (3CaO.Al2O3 ou C3A en notation cimentière) du clinker.
L'ettringite se rencontre sous l'aspect de cristaux de forme aciculaire, comme le montre la figure 1. Ces cristaux ne provoquent pas de gonflement car ils se forment avant le durcissement du béton et dans les espaces libres du matériau. Ils revêtent même un caractère bénéfique puisqu'ils contribuent...
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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).
-
(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).
-
(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
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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