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RÉSUMÉ
Les bétons à ultra-haute performance (BUHP) peuvent être utilisés comme éléments de façade ou de design. Tout en permettant d’obtenir un aspect minéral uniforme, leurs caractéristiques de surface entrainent néanmoins l’apparition de taches comme les efflorescences. Il est donc nécessaire de maitriser les propriétés de surfaces et de choisir le revêtement de protection adéquat. Cet article présente les propriétés de surface des BUHP selon les conditions de coffrage, décrit les différents types d’agressions extérieures auxquelles il doit faire face, puis liste les revêtements de protection disponibles en détaillant les paramètres importants pour assurer une adhésion à long terme.
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Matthieu HORGNIES : Docteur en sciences et génie des matériaux HDR – Chargé de recherche Centre de Recherche LafargeHolcim Innovation Center, Saint-Quentin-Fallavier, France
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 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 ou 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 jours à 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.
Cet article exposera tout d’abord les caractéristiques intrinsèques des surfaces de béton à ultra-haute performance (morphologie, rugosité, etc.) liées au couplage entre leur formulation assez spécifique et certaines conditions de coffrage bien particulières (nature des moules et des agents de décoffrage par exemple). Puis, différents critères esthétiques seront discutés afin de mettre en évidence les paramètres-clés et les mécanismes gouvernant l’aspect mais aussi l’encrassement des surfaces de BUHP. Enfin, plusieurs types de revêtements de protection seront présentés en fonction de leur formulation et de leur capacité à protéger les surfaces de BUHP. Une attention particulière sera alors portée sur leur niveau d’adhésion avec la surface du béton, en fonction des caractéristiques de celle-ci.
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- Version archivée 1 de juin 2012 par Matthieu HORGNIES
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Les différents critères esthétiques recherchés
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1. 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 . 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 composée 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 (comme observé sur les images MEB de coupes transversales du paragraphe 1.2, où un enrichissement en particules est visible au plus proche de la...
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BIBLIOGRAPHIE
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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 Symposium on High Performance Concrete and Reactive Powder Concrete. Edited by Aitcin, P.C. and Delagrave, Y., 17-35 (1998).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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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 - 2009
-
AFNOR Essais pour béton frais – Partie 5 : essai d’étalement à la table à choc - NF EN 12350-5 - 2005
-
AFNOR Béton – Spécification, performance, production et conformité - NF EN 206/CN - 2014
-
ISO Peintures et vernis – essai de quadrillage - ISO 2409 - 2013
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AFNOR – Adhésifs – Essai de pelage pour un assemblage collé flexible-sur-rigide – Partie 1 : pelage à 90° - NF EN 28510-1 - 2014
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