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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’articleABSTRACT
The internal sulphate reaction due to Delayed Formation of Ettringite (DEF) is an expansive reaction of concrete that can severely damage structures.
The article has 3 parts:
- the first one presents the physico-chemical mechanisms of RSI, the influence of various parameters and the mechanical consequences;
- the second presents the visible disorders in the structures, the diagnosis, monitoring, evaluation and management of the structures;
- the third introduces the French IFSTTAR recommendations to prevent disorders; these are based on a crossing between the category of risk of occurrence of disorders on a given structure and its exposure class, this crossing making it possible to define a level of prevention which then determines the precautions to be applied which are essentially based on the limitation of the maximum temperature reached at the heart of the structures and on the choice of an appropriate concrete composition.
Auteur(s)
-
Bruno GODART : Ancien directeur-adjoint du département Matériaux & Structures de l’université Gustave Eiffel - Président d’honneur de l’Association française de Génie Civil
-
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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KEYWORDS
building | damage | pathology | concrete | Delayed Formation of Ettringite (DEF) | ettringite
VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 2009 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 multidirectionnelle 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) :
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Mécanisme de la réaction sulfatique interne
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).
-
...
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)
-
AFGC – Association française de Génie civil
-
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
-
LCPC – Laboratoire central des Ponts et Chaussées (devenu aujourd’hui l’université Gustave Eiffel)
-
SETRA – Service d’études techniques sur les transports, les routes, les autoroutes et leurs aménagements
-
Université Gustave Eiffel
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