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RÉSUMÉ
La réaction sulfatique interne due à la formation différée d’ettringite (RSI) est une réaction de gonflement du béton qui peut endommager sérieusement les structures.
L’article comporte 3 parties :
- la première présente les mécanismes physico-chimiques de la RSI, l’influence des divers paramètres et les conséquences mécaniques;
- la seconde présente les désordres visibles sur les ouvrages, le diagnostic, la surveillance, l’évaluation et la gestion des ouvrages;
- la troisième introduit les recommandations françaises de l’IFSTTAR pour prévenir les désordres ; celles-ci reposent sur un croisement entre la catégorie de risque d'apparition de désordres sur un ouvrage donné et sa classe d’environnement Ce croisement permet de définir un niveau de prévention qui détermine alors les précautions à appliquer reposant essentiellement sur la limitation de la température maximale atteinte au cœur des ouvrages et sur le choix d'une formulation adéquate du béton.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Bruno GODART : Ancien directeur-adjoint du département Matériaux & Structures de l’université Gustave Eiffel - Président d’honneur de l’Association française de Génie Civil
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Loïc DIVET : Docteur ingénieur en sciences des matériaux - Ancien Directeur du laboratoire comportement physico-chimique et durabilité des matériaux de l’Université Gustave Eiffel
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. Puis, il a été observé sur des ponts dont les poutres étaient préfabriquées en usine et soumises à un traitement thermique.
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 archivée 1 de mai 2009 par Bruno GODART, Loïc DIVET
DOI (Digital Object Identifier)
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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 trentaine d’années dans des éléments préfabriqués étuvés à l’étranger, et c’est seulement depuis une vingtaine d’années que l’on sait qu’elle peut affecter en France des structures coulées en place dont le béton a atteint des températures élevées.
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 termes 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, puis l’IFSTTAR 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. Quinze ans après la publication en 2007 des recommandations du LCPC, aucun ouvrage construit depuis cette date et respectant ces recommandations ne présente de désordres dus à la RSI ; il semble donc que la politique de prévention ait porté ses fruits.
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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 – - Dans Grandeurs associées à la Durabilité des Bétons sous la direction de G. Arliguie et H. Hornain, Presses de l’École 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 réactions sulfatiques internes au béton : contribution à l’étude de la formation différée de l’ettringite – - Études et Recherches des Laboratoires des Ponts et Chaussées, Ouvrages d’art, OA 40 (2001).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Méthodes d’essais des ciments – Partie 1 : détermination des résistances. - NF EN 196-1 -
-
Méthodes d’essai des ciments – Partie 9 : chaleur d’hydratation – Méthode semi-adiabatique. - NF EN 196-9 -
-
Ciment – Partie 1 : Composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants. - NF EN 197-1 -
-
Béton – Spécification, performance, production et conformité. – Complément national à la norme NF EN 206+A2. - NF EN 206+A2/CN -
-
Cendres volantes pour béton – Partie 1 : définition, spécifications et critères de conformité. - NF EN 450-1 -
-
Applications ferroviaires – Voie – Traverses et supports en béton – Partie 1 : Prescriptions générales. - NF EN 13230-1 -
-
Fumée de silice pour béton – Partie 1 : définitions, exigences et critères de conformité - ...
ANNEXES
Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
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AFGC – Association française de Génie civil
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CEREMA – Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement
-
IFSTTAR – Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux
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LCPC – Laboratoire central des Ponts et Chaussées (devenu aujourd’hui l’université Gustave Eiffel)
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SETRA – Service d’études techniques sur les transports, les routes, les autoroutes et leurs aménagements
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Université Gustave Eiffel
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