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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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6. Glossaire
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 [64] naturellement au contact du dioxyde de carbone atmosphérique dissous dans l’eau capillaire selon la réaction de carbonatation :
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.
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, aux mouvements d’eau vers la surface et aux conditions de séchage.
Hydratation, portlandite et C-S-H ; hydration, portlandite and C-S-H
Les grains de ciment Portland se dissolvent partiellement lors de leur réaction avec l’eau ; la re-précipitation partielle de certaines espèces chimiques conduisant à la formation de phases hydratées et à la prise du béton.
Les phases hydratées principales sont :
-
l’hydroxyde de calcium, dit aussi portlandite et de formule Ca(OH)2 ;
-
les silicates de calcium hydratés, dénommés couramment C-S-H.
Peau de béton ; skin of concrete
La pâte hydratée issue de la réaction entre le ciment et l’eau permet de lier les granulats et les grains de sable et de donner...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VERNET (C.P.) - Ultra-Durable concretes : structure at the micro- and nanoscale. - MRS Bulletin. 5, 324-327 (2004).
-
(2) - De LARRARD (F.), SEDRAN (T.) - Optimization of ultra-high-performance concrete by the use of a packing model. - Cement and Concrete Research, 24, 997-1009 (1994).
-
(3) - De LARRARD (F.) - Concrete mixture proportioning. - E & FN Spon, London, United Kingdom (1999).
-
(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).
-
(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).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
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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