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RÉSUMÉ
Alors que la réactivité des surfaces de béton influence directement son esthétique et sa durabilité, de nouvelles fonctionnalisations de surface destinées à élargir le domaine d'utilisation du béton voient le jour en faisant appel à la réactivité de certaines charges.
Cet article a pour objectif d’expliquer comment la réactivité de surface du béton peut être reliée à sa composition chimique et aux interactions avec son environnement. De nombreux exemples liés à la présence d'ions en solution, aux conditions de coffrage, à l'incorporation de charges particulières dans le mélange et à l'application de revêtements de protection sont détaillés dans cet article.
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While the reactivity of surfaces of concrete directly influences its aesthetics and durability, new surface functionalizations intended to widen the field of use of concrete are emerging by using the reactivity of certain loads.
The aim of this article is to explain how the surface reactivity of concrete can be related to its chemical composition and to interactions with its environment. Many examples related to the presence of ions in solution, the formwork conditions, the use of particular charges in the mixture and the application of protective coatings are detailed in this article.
Auteur(s)
-
Matthieu HORGNIES : Docteur, HDR - Chargé de recherche - LafargeHolcim Innovation Center (Saint Quentin-Fallavier, France)
INTRODUCTION
La réactivité des surfaces de béton est un sujet complexe que l’on peut définir par les interactions à l’interface entre la microstructure d’un matériau à base de liant hydraulique et l’environnement extérieur, celui-ci pouvant être constitué de différents gaz (CO2, NO2), d’eau liquide (plus ou moins chargée en sels), de produits (ou de résidus) de décoffrage et même de micro-organismes (moisissures, algues...).
Cet article vise à décrire la variabilité des réactions possibles entre la surface du béton et son environnement immédiat, que ce soit durant son hydratation et son durcissement ou lors de sa carbonatation et de son vieillissement. Divers exemples seront présentés afin d’expliciter le type de réaction ayant lieu en surface, les interactions détaillées dans cet article étant séparées en trois groupes :
-
celles résultant des réactions avec l’eau liquide ou avec des ions présents en solution : phénomènes d’hydratation au jeune âge, de formation d’efflorescence après décoffrage, de lixiviation et de décalcification suite à des expositions récurrentes à l’eau, attaque acide, interactions avec les sulfates et pénétration des ions chlorures ;
-
celles résultant des interactions avec les éléments du coffrage, comme les moules et les agents de décoffrage : influences des huiles de décoffrage, contamination et fonctionnalisation avec certains moules, croissance de portlandite favorisée par certains tensioactifs ;
-
celles résultant des interactions avec l’environnement : carbonatation en présence de CO2, dépollution de certains gaz irritants ou toxiques, croissance de micro-organismes.
Enfin, le dernier chapitre décrira les fonctionnalités apportées par les divers types de revêtements de protection potentiellement applicables sur le béton, et leurs implications vis-à-vis des interactions précédemment décrites.
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MOTS-CLÉS
surface Dégradation fonctionnalisation Coffrage béton réactivité
KEYWORDS
surface | degradation | functionalization | Shuttering | concrete | reactivity
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2014 par Matthieu HORGNIES
DOI (Digital Object Identifier)
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Sigles, notations et symboles
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6. Glossaire
Béton auto-plaçant ; self-placing concrete
Les bétons auto-plaçants se caractérisent par l’emploi d’adjuvants dits super-plastifiants et d’une plus faible quantité d’eau que les bétons traditionnels, garantissant une mise en œuvre facilitée (sans vibration) sans impacter les performances mécaniques après durcissement.
Béton (fibré) à ultra haute performance ; ultra high performance (fiber reinforced) concrete
Les bétons à ultra haute performance bénéficient de l’utilisation des adjuvants dits super-plastifiants tout en tirant partie des recherches menées dans les années 1990’ sur l’empilement granulaire et l’emploi, de particules de types ultrafines et de fibres de renfort. Ils se caractérisent par un très faible rapport eau/ciment et par des performances mécaniques sans équivalence dans le domaine des bétons.
Carbonatation ; carbonation
Au cours du temps, les hydrates formés à partir de la réaction du ciment et de l’eau, et notamment les cristaux de portlandite (Ca(OH)2), se carbonatent naturellement au contact du dioxyde de carbone atmosphérique dissous dans l’eau capillaire selon la réaction de carbonatation: Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3 + H2O
Dans les conditions ambiantes de température et d’humidité relative, la carbonatation est gouvernée par le transport du CO2 atmosphérique au sein de l’eau capillaire. Elle débute à l’extrême surface du béton et progresse vers le cœur du matériau.
À noter que les silicates de calcium hydratés (C-S-H) se carbonatent aussi, mais plus lentement que la portlandite.
Clinker ; clinker
Granules résultant de la cuisson à haute température du mélange d’argile et de calcaire. Le clinker Portland est principalement composé d’alite (~C3S), belite (~C2S), celite (~C3A), et ferrite (~C4AF). Le ciment est obtenu après broyage de ce clinker en présence d’un petit pourcentage de gypse.
Efflorescences ; efflorescences
Les efflorescences sont des dépôts minéraux de couleur blanchâtre (composés de carbonate de calcium) qui apparaissent à la surface d’éléments en béton. Les défauts occasionnés concernent la surface, sans atteinte particulière de la macrostructure et sont liés à la présence de chaux libre dans la solution interstitielle,...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VERNET (C.), LUKASIK (J.), PRAT (E.) - Nanostructure, porosity, permeability, and diffusivity of Ultra high performance concretes (UHPC). – - Proceedings of the International Symposium on High Performance Concrete and Reactive Powder Concrete, Edited by AITCIN (P.C.) and DELAGRAVE (Y.), p. 17 (1998).
-
(2) - DE LARRARD (F.) - Concrete mixture proportioning. – - E & FN Spon, London, United Kingdom (1999).
-
(3) - 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. – - Thèse de doctorat, université de Nancy, France (1970).
-
(4) - HORGNIES (M.), WILLIEME (P.), GABET (O.) - Influence of the surface properties of concrete on the adhesion of coating : characterization of the interface by peel test and FT-IR spectroscopy. – - Progress in Organic Coatings, 72, p. 360 (2011).
-
(5) - TAYLOR (H.F.W.) - Cement chemistry. – - 2nd Ed.,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
ISO Acoustique : méthode de calcul du niveau d’isotonie. - ISO 532 1975 ISO - 1975
-
AFNOR Essais pour béton frais – Partie 5 : essai d’étalement à la table à choc - NF EN 12350-5 AFNOR - 2005
-
AFNOR Tuiles de terre cuite pour pose en discontinu – Détermination des caractéristiques physiques – Partie 1 : essai d’imperméabilité - NF EN 539-1 AFNOR - 2006
-
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 Ciment – Partie 1 : composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants - NF EN 197-1 - 2012
-
ISO Peintures et vernis – essai de quadrillage - ISO 2409 - 2013
-
AFNOR Exécution des structures en béton - NF EN 13670/CN - 2013
-
...
ANNEXES
Concrete element having a superhydrophobic surface WO2011095744.
Use of a concrete-based element for the treatment of gases and volatile compounds EP2488279, WO2011045509.
Concrete article comprising a surface with low open porosity EP2603471, WO2012020012.
Cement-based paving blocks for photocatalytic paving for the abatement of urban pollutants EP1601626.
HAUT DE PAGEConstructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
CABOT Corporation
https://www.cabotcorp.com/solutions/products-plus/activated-carbon
TECHNI MOULAGE
http://www.techni-moulage.com/entreprise.moulage.drome.shtml
TRONOX
WACKER
Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)Fédération de l’Industrie du Béton
Global Cement and Concrete Association
Plateforme d’information de l’industrie cimentière française
Syndicat National du Béton Prêt à l’Emploi
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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